[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） y{Y+2}Dv/  
_% 9+U[@  
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。 |\n)<r_  
R|J>8AL}BY  
1. 线栅偏振片的原理 e$+f~~K  
3k*:B~1  
2. 建模任务 3p 1EScH  

G<-9U}~76  
maUHjI 5A-  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^x"c0R^  
 偏振元件的重要特性： W;oU +z^t$  
 偏振对比度 dFP-(dX#  
 透射率 u4,X.3V]A  
 效率一致性 ]
VG84bFm  
 线格结构的应用(金属) ]RXtC*  
nR@,ouB-$  
3. 建模任务： u~- fK'/!|  
JlDDM %  
4. 建模任务：仿真参数 ?WQd  
#w,WwL!  
偏振片#1: *- IlF]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 "ex~LB  
 高透过率(最大化) M`+e'vdw  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) RTgA[O4J  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段)  J"Y  
偏振片#2: UK~B[=b9  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 kV:FJx0xP  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 r]JC~{  
 光栅周期：100nm ' MS!ss=r  
 光栅材料：钨 Q_]!an(  
g"!#]LLe  
5. 偏振片特性 @>#{WI:"~  
&!DZW5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ,hTwNVWI9  
n:*_uc^C  
?dKa;0\  
aEEz4,x_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `gt&Y-  
%%+mWz a  
-_EY$?4  
juYA`:qE&  
6. 二维光栅结构的建模 ),;D;LI{S  

Ck3QrfM  
N(_ .N6  
 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。 Q k;Kn  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 jV4hxuc$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 xOVA1pb,  
|z#m  
t(j_eq}J  
8_<&f%
/  
7. 偏振敏感光栅的分析 uP(B<NfL:'  

^Cc8F3os=  
 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。 qu<B%v  
 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) ~}$\B^z+  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 9QC"Od9H  
8. 利用参数优化器进行优化 |C$:]MZx  

dXhCyr%"6  

1#>&p%P!  
 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。 tKG;k"wk  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 Q/QQ:t<XUi  
 在该案例种，提出两个不同的目标： waXDGdl0  
 #1:最佳的优化函数@193nm V~J*49t&2J  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Evr2|4|O~  
#aitESbT  
9. 优化@193nm q,;".3VQ  
H5AK n*'7  
 初始参数： d s|8lz,  
 光栅高度：80nm C(F1VS  
 占空比：40% FX|0R#4vm  
 参数范围： P[rAJJN/E  
 光栅高度：50nm—150nm VD9 q5tt7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) CdBthOPX)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 00`bL  
bK$/,,0=X/  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 '?{0z!!  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 UOR _M5  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 mD D4_E2*  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 DL'd&;6  
B#HnPUUK  
10. 优化@193nm结果 A+0T"2  
q4sl=`L5Sp  
 优化结果： j}|N^A_ S  
 光栅高度：124.2nm y\F`B0#$  
 占空比：31.6% PoYr:=S?  
 Ex透过率：43.1% CDQJ bvx  
 偏振度：50.0 _L*f8e8  
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。 xNC* ]8d  
_-@ZOhw&  
 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。 b:fxkQm  
 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。 W$z#ssr  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 -!XrwQyk  
/J1S@-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 H{j~ihq7  
?JuX~{{.L  
H<V+d^qX\w  
 初始参数： %:" RzHN  
 光栅高度：80nm =:
4'  
 占空比：40% dzgs
%qtK  
 参数范围： zo_k\K`{@  
 光栅高度：50nm—150nm &e%{k@  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b%3Q$wIJ6  
 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% ^D9 /  
Z -pyFK\  
 优化结果： rU; g0'4e  
 光栅高度：101.8nm d>^~9X  
 占空比：20.9% AU0$A403  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） S#P+B*v  
 偏振对比度：50.0 u
tq.r_  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 (YAI,Xnw  
uAp -$?  
12. 结论 "(0oP9lZ  
X"kXNKV/n  
 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) `ajx hp  
 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 H!Wis3S3G  
(如Downhill-Simplex-algorithm) I_:t}3s  
 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。 "w;08TX8