[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） l{I.l  
!'eh@BU;  
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。 '4Drs}j5  
oeYUsnsbi  
1. 线栅偏振片的原理 qTrM*/m:]L  
5BJn_<  
2. 建模任务 ){LU>MW{&  


gy1R.SN  
Or
#KF6+ut  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2FN E ;y(  
 偏振元件的重要特性： w~C\5 i  
 偏振对比度 =pZ$oTR  
 透射率 qeDXG  
 效率一致性 tmd{Gx}c  
 线格结构的应用(金属) Up1n0
  
Tn"@u&P *  
3. 建模任务： I5*<J
n  
URbHVPCPb  
4. 建模任务：仿真参数 j[Jwa*GQP  
"8p<NsU  
偏振片#1: Q#F9&{'l  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2]y Hxo/6  
 高透过率(最大化) J`4V\D}n  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 0GW69 z  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) f?r{Q  
偏振片#2: .,sbqL  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Q@"}v_r4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 #_Zkke~{  
 光栅周期：100nm ]SAGh|+xl  
 光栅材料：钨 rB-R(2 CCN  
Q\
W)}  
5. 偏振片特性 9n49p?  
NFyV02.  
 偏振对比度：(要求至少50:1) DS+BX`i%#p  
^6gEL~m|]  
e,xJ%f  

G6}!PEwM  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ykRd+H-t  
Dm%Q96*VAq  
~z^49Ys:  
k]A=Q  
6. 二维光栅结构的建模 baBPf{<  

w`EC6ZN  
Pv=]7>e  
 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。 ._]*Y`5)d  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 p1[|5r5Day  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 2%v6h  
guVuO  
1Vkb}A,'  
)gz]F_  
7. 偏振敏感光栅的分析 D^xg2D  

qu.AJ*  
 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。 #)m[R5g(  
 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) \PD%=
~  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .:XXc  
8. 利用参数优化器进行优化 Q8A+\LR~)  

]heVR&bQ  

qfdL *D  
 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。 S'`G7ht  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {H>Tv,v|  
 在该案例种，提出两个不同的目标： q6hH]Q>w*  
 #1:最佳的优化函数@193nm PZvc4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 \vx'+}  
5R)IL2~  
9. 优化@193nm tJ*/5k &  
1cx%+-  
 初始参数： +vH#xc\'  
 光栅高度：80nm ,gW$m
~\  
 占空比：40% me F.  
 参数范围： -tx%#(?wH  
 光栅高度：50nm—150nm 'SXLnoeTa  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oGyo
U#z#  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 N A_8<B^  
2"k|IHs1  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3DxgfP%n  
 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。 i!fk'Yt%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 K47.zu  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 vXZP>  
(uX"n`Dk  
10. 优化@193nm结果 I.Xbowl  
unRFcjEa  
 优化结果： *>!-t   
 光栅高度：124.2nm 1d842pt  
 占空比：31.6% <Fv7JPN%  
 Ex透过率：43.1% Z"KrirZ  
 偏振度：50.0 -;;m/QM  
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。 DZ $O%  
zo8&(XS  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 mwn$ey&QE  
 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。 e|>@ >F]K  
 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。 +;)Xu}  
1D2RhM%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 R&:Qy7"  
P(o>UDy  
C!nbl+75  
 初始参数： /1m+iM^V  
 光栅高度：80nm .Iz JJp  
 占空比：40% J9f]=1`  
 参数范围： EP90E^v^  
 光栅高度：50nm—150nm Ef@)y&hn  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) a<]vHC7  
 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% #)i+'L8  
X)=m4\R  
 优化结果： B/m
fm 7  
 光栅高度：101.8nm IL uQf-  
 占空比：20.9% |eFaOL|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ~Y;Z5e=  
 偏振对比度：50.0 fN21[Jv3  
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。 Y4lNxvY  
1.<gC  
12. 结论 rmFcSolt,f  
7AqbfLO  
 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) /n:Q>8^n'W  
 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 g&Uu~;jq]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) e2>AL  
 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。 yigq#h^