[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） /b."d\  
U ?6.UtNf  
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。 O]?PC^GGY  
Sj<]~*y"  
1. 线栅偏振片的原理 j HEt   
Pu,2a+0N  
2. 建模任务 0>ce~KU  

? RID4xu!  
TV?MB(mN  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8)YDUE%VH  
 偏振元件的重要特性： "|/Q5*L  
 偏振对比度 {Lsl2@22  
 透射率 |u#7@&N1  
 效率一致性 (~?p`g+I.P  
 线格结构的应用(金属) ZtX CPA!  
,-SWrp
`f  
3. 建模任务： Ed1y%mR>  
7DWGYvv[  
4. 建模任务：仿真参数 PeJIa %iE  
SL`nt  
偏振片#1: 5p~hUP]tT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 R|]n;*y  
 高透过率(最大化) wT+\:y  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 1;~|[C  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) sL#MYW5E  
偏振片#2: CsN^u H
 
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j7J'd?l  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 lLS7K8;4W  
 光栅周期：100nm f%rZ2h)  
 光栅材料：钨 rXq{WS`  
<sls1,  
5. 偏振片特性 ">vi=Tr  
*$@u`nM  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =G`g-E2  
H'&[kgnQ@  
H4<Q}([w  
wv^n#  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m"wP]OQH*+  
!i\ gCLg2_  
VPb8dv(a3  
XfN(7d0  
6. 二维光栅结构的建模 gKtgW&PYm  

W"&,=wvg2  
LX#gc.c  
 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。 t$rla_rbY  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 (
QQkXlJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T@a|*.V  
\J(kM,ZJ  
$CZ'[`+  
i:1 @ vo  
7. 偏振敏感光栅的分析 e(Rbq8D  

y2=yh30L0E  
 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。 IRTD(7"oyp  
 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) R[OXYHu  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 <6X*k{  
8. 利用参数优化器进行优化 6w[EJ;=p_  

my#\(E+  

me-uPm  
 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。 gyuBmY  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 [pInF Qh6  
 在该案例种，提出两个不同的目标： P~%+K
xwZQ  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5G
GO:
  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 YL
uf2ja}X  
9*r^1PRc  
9. 优化@193nm lSc=c-iOv  
l z-I[*bA  
 初始参数： QQv%>=_`  
 光栅高度：80nm hw(\3h()  
 占空比：40% I5 qrHBJ >  
 参数范围： 
Y=5P=wE  
 光栅高度：50nm—150nm ,
e$6%R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Xt +9z  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 buT6)~lw  
%r8;i  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `46z D ?  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nv\K!wZI=b  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7Gy:T47T\@  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Ov^##E  
uqLP$At  
10. 优化@193nm结果 7*"Jx}eM  
mhy='AQJ  
 优化结果： X-#&]^d  
 光栅高度：124.2nm ESYF4-d+  
 占空比：31.6% >Fs/Wet  
 Ex透过率：43.1% *ifz@8C }  
 偏振度：50.0 keFH CC  
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。 5~j#Z (}u  
e.~11bx  
 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。 3&nN;4~Zx6  
 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。 9bspf {  
 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。 Pc2!OQC'""  
?)186dp  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 zo8D"  
M:b#">M  
ex6R=97uA  
 初始参数： /KNDo^P  
 光栅高度：80nm v?Utz~lQ  
 占空比：40% .6xMLo,R  
 参数范围： bzxf*b1I  
 光栅高度：50nm—150nm o]RZd--c<  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0Qq<h;8xEc  
 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% bwH[rT!n  
|`t 6lVO,Z  
 优化结果： x~vNUyEN)  
 光栅高度：101.8nm (zsv!U  
 占空比：20.9% ][ IOlR  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间）
&N._}ts  
 偏振对比度：50.0 J=k=cFUX  
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。 }ML2-k  
EK Vcz'w  
12. 结论 28`s+sH  
c!/+0[  
 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) kS8?N`2}LV  
 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 o~)o/(>ox  
(如Downhill-Simplex-algorithm) mO;
QT  
 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。 e6Y>Bk