[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） *["9;_KD  
Fm`hFBKW  
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。 `]FA} wC  
*,%H1)Tj}  
1. 线栅偏振片的原理 KCe =$  
B$ +YK%I  
2. 建模任务 ;jfjRcU  

6U @3 xU`  
[j?n}D@L  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 mSY;hJi  
 偏振元件的重要特性： w_ kHy_)  
 偏振对比度 UkG|5P`  
 透射率 m_W\jz??k  
 效率一致性 ]-bA{
@tP.  
 线格结构的应用(金属) Zuo7MR  
?NGM<nK;7  
3. 建模任务： " nq4!  
ZK27^oG  
4. 建模任务：仿真参数 lV
?rC z  
T8GxoNm  
偏振片#1: SJ6lI66OX  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 );kO27dg  
 高透过率(最大化) 1U;je,)  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6m_Y%&   
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 'aBX>M  
偏振片#2: H2BD5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 f` 2W}|(jA  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 O/e5LA  
 光栅周期：100nm `l9Pk\X[  
 光栅材料：钨 I?G m  
m>x.4aO1  
5. 偏振片特性 kUUN2  
.</d$FM JE  
 偏振对比度：(要求至少50:1) nC
$f0r"z  

we4e>)  
ZK[4n5}  
'VS!<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) -;a}'1HOE  
N$aLCX  
beRpA;  
.5p"o-:D  
6. 二维光栅结构的建模 B# |w}hj  

H1yl88K  
r,(rWptf4  
 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。 ?SK
1*; i  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |#D3~au   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v,bes[Ik  
*NS:X7p!V  
BKPXXR  
btkD<1{g  
7. 偏振敏感光栅的分析 \l?\%aqm  

Ck%nNy29  
 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。 !X$e;V"HX  
 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) /csj(8^w  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ]OL O~2
j  
8. 利用参数优化器进行优化 &#;vR0O  

OIGu`%~js  

z4!TK ps  
 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。 qZ
'&zB)  
 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-]."W]t~  
 在该案例种，提出两个不同的目标： o9(:m   
 #1:最佳的优化函数@193nm 0k>bsn/j  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {u{n b3/jl  
$ jWe!]ASU  
9. 优化@193nm wb~#=6Y  
L9M0vkgri  
 初始参数： [G>8N5@*  
 光栅高度：80nm L:nZ_O;  
 占空比：40% ekND>Qjj  
 参数范围： 3jZPv;9OC  
 光栅高度：50nm—150nm -`sK?*[{J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Eyv%"+>  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 @W[`^jfQ  
:*u .=^
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 15U]/?jv8  
 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。 L'B= =#  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 BF{v0Z0/}k  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 HR]*75}e  
~,3+]ts='\  
10. 优化@193nm结果 3qwi)nm  
7TD%vhbiwi  
 优化结果： [vh&o-6  
 光栅高度：124.2nm &o%IKB@  
 占空比：31.6% HJWk%t<  
 Ex透过率：43.1% 8MqKS}\H  
 偏振度：50.0 
C +S  
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。 C ioM!D  
04g=bJ  
 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。 r#hA kOw  
 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。 1(t{)Z<  
 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。 Ox
9WH4E  
f|Dq#(^\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 u}Kc
>/AF  
zV {_dO  
D32~>J.F  
 初始参数： "=8= G  
 光栅高度：80nm uU_lC5A|  
 占空比：40% hDBVL"  
 参数范围： P(AcDG6K  
 光栅高度：50nm—150nm whFaL}2C  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U0>Uqk",  
 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% Ot,eAiaX  
sg0HYb%_E  
 优化结果： :+Ti^FF`w  
 光栅高度：101.8nm bit@Kv1<C  
 占空比：20.9% DvL/xlN  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） "A?&`}%  
 偏振对比度：50.0 .YOC|\  
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。 LWwWxerZ  
0P)"_x_  
12. 结论 ,F^Rz.  
VaKBS/y"  
 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) F&pJ faig  
 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 Rf*cW&}%  
(如Downhill-Simplex-algorithm) h|m>JDxn  
 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。 q8 jI y@