[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） EAV6qW\r5]  
wQ?Z y;/S  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化，紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能，如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 J+l#!gk$!  
H $mZ?  
1. 线栅偏振片的原理 DWupLJpk;c  
X3HJ3F;==  
2. 建模任务 ?I"FmJ;
 

ce7$# #f  
>OKc\m2%Q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4@=[rZb9  
 偏振元件的重要特性： wU-Cb<^  
 偏振对比度
)!=fy']  
 透射率 th}&|Y)T2  
 效率一致性 /$^SiE+N  
 线格结构的应用(金属) J|CCTXT  
y\Wp}}  
3. 建模任务： Lw`}o`D  
o.wXaS8  
4. 建模任务：仿真参数 y\R-=Am".  
`$ pJ2S  
偏振片#1: )kIjZ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 MbeK{8~E%l  
 高透过率(最大化) `KUL4) g~  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) HpS1(%d"  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) \`W8#fob  
偏振片#2: jvhD_L/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;iz3Bf1o  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 83F]d+n  
 光栅周期：100nm tG[v@-O  
 光栅材料：钨 ?f*>=;7=  
`HILsU=|  
5. 偏振片特性 {BZ0x2  
U04)XfO;]  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Yu:($//w  
S+l>@wa)|  
xP &@|Ag  
at(gem   
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) J
]|S0JC`  
pp()Hu3J  
E//*bmww  
gF\ac%9  
6. 二维光栅结构的建模 $'KhA6u  

pIY3ft\  
- XB[2h  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Ni#y=cb  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :@S=0|:j  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~>$z1o&}.  
&Qt1~#1  
(, $Lp0mB7  
ZVz*1]}  
7. 偏振敏感光栅的分析 w[J.?v&^  

eNrwkV^  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 h([qq<Lzs  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) *oAnG:J+M  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ._<gc;G  
8. 利用参数优化器进行优化 h8P_/.+g|V  

Rk}=SB-  

i|fkwV,5  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 LP) IL~  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 e*o:ltP./  
 在该案例种，提出两个不同的目标： fa,;Sw  
 #1:最佳的优化函数@193nm PcvA/W  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r6L  
'h 7n}  
9. 优化@193nm f0g&=k{OD  
n;k B_i*l  
 初始参数： M+lI,j+  
 光栅高度：80nm to)Pl}9QkK  
 占空比：40% aWb5w  
 参数范围： J=ot&%  
 光栅高度：50nm—150nm Job&qW9W`  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =GLMdhD]  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 `(8RK  
cX5tx]  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ;o.,vQF*  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。  DIh[%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 OgkbN`  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 K_V$ktL  
/7C%m:  
10. 优化@193nm结果 EZ^M?awB4  
bfA9aT  
 优化结果： OoR0>!x Z  
 光栅高度：124.2nm 0WAOA6 _x  
 占空比：31.6% [?#-JIZ3T  
 Ex透过率：43.1% U6 H@l#  
 偏振度：50.0 zuvP\Y=V`  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 dNz!2mbO  
}fz;La:b  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 .,SWa;[iB  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 `Dv&.  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ]BBjFs4#  
x[2eA!NC  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 &r V  
C-ipxL"r  
2LH.If  
 初始参数： YR$d\,#R  
 光栅高度：80nm 5VW*h  
 占空比：40% CB?,[#r5f  
 参数范围： ZAMS;e+e  
 光栅高度：50nm—150nm ;,:w%.  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;EfREfk  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% w~VqdB  
L
@6T~
 
 优化结果： wGnFDkCNz  
 光栅高度：101.8nm "_e/O&-cH  
 占空比：20.9% z=VL|Du1OT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） !,>9?(  
 偏振对比度：50.0 <US!XMrCg  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;]SP~kG  
<2 S?QgR,  
12. 结论 ZNG{:5u,  
(Y]G6> Oa  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) b `.h+=3  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 RDQK_Ef:  
(如Downhill-Simplex-algorithm) CEp @-R  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 $9O%,
U@