[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） _H]\  
Ple.fKu  
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。 Y,]Lk<Hm3  
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1. 线栅偏振片的原理 UmKE]1Yw4r  
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2. 建模任务 *,u3Wm|7  

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 5"%.8P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 LKN7Lkl  
 偏振元件的重要特性： `Fqth^RK?p  
 偏振对比度 5(;Y&?k  
 透射率 D?Oe";"/  
 效率一致性 .
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 线格结构的应用(金属) pyEQb#  
VFE@qX|  
3. 建模任务： uYW4$6S3  
4:MvC^X~z  
4. 建模任务：仿真参数 rFzNdiY  
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偏振片#1: c!w[)>v  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <H64L*,5'7  
 高透过率(最大化) R~<N*En~  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) /*C!]Z>.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) hB[bth  
偏振片#2: ]w*"KG!(  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "LlpZtw  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 )x-b+SC  
 光栅周期：100nm \zd[A~!  
 光栅材料：钨 g{&5a(W&`  
(Ypy}  
5. 偏振片特性 -jQ*r$iRE  
 bPsvoG  
 偏振对比度：(要求至少50:1) N:G]wsh  
{7y;s  
]($ \7+  
ED0cnr\yG  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~EtGR # N  
]*dYX=6  
FNGa4  
Om.%K>V  
6. 二维光栅结构的建模 |v+z*}fKw  

TX)W.2u=  
7_~sa{1R.  
 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。 AA\)BNM
 
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 3f=ZNJ>  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .2I?^w&j+  
#-|fdcb  
]p|?S[!=  
|s3;`Nxu7  
7. 偏振敏感光栅的分析 NuOA'e+i  

k26C=tlkv"  
 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。 Jp jHbG  
 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) w|dfl *  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 NQD5=/o  
8. 利用参数优化器进行优化 %??v?M*  

W"=l@}I  

2n.HmS  
 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。 628iN%[-  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 =A!oLe$%  
 在该案例种，提出两个不同的目标： A%#M#hD/  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'VVU-)(8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 [4?r0vO  
U\%r33L )  
9. 优化@193nm ;*?>w|t}w  
##mZ97>$  
 初始参数： ,^bgk -x-  
 光栅高度：80nm 0"7+;(\1Rk  
 占空比：40% )>2L(~W  
 参数范围： ]9_gbQ
 
 光栅高度：50nm—150nm =`x }9|[  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %NQ mV_1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 MK3h~`is  
*I :c@iCNJ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 U/'l"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。 $e1.y b%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 lEl.'X$  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 bci]"uzB  
LqYyIbsvf  
10. 优化@193nm结果 0 s+X:*C~  
LZ wCe$1  
 优化结果： -]wEk%j  
 光栅高度：124.2nm 3;buC|ky  
 占空比：31.6% _-BP?'lN  
 Ex透过率：43.1% kNK0KL  
 偏振度：50.0 uZ8-?  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 3IRur,|'  
7;+G
)44  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 }E ]l4N2  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 .@fA_8  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 (Yz[SK=U}  
xc*a(v0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *rTg>)  
MWme3u)D  
T1q27I  
 初始参数： "gy&eR>  
 光栅高度：80nm D\G.p |9=  
 占空比：40% _<RTes  
 参数范围： @%fTdneH  
 光栅高度：50nm—150nm j4,y+9U  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0g30nr)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% :%& E58  
qkKl;Z?Y:  
 优化结果：  g*a+$'  
 光栅高度：101.8nm -$"$r ~ad  
 占空比：20.9% z'l HL  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） wH8J?j"5>  
 偏振对比度：50.0 HnArj_E  
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。 0U~$u
  
Q>D//_TF  
12. 结论 I#xdksY  
!`%j#bv  
 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) XfE0P(sE  
 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 /69yR  
(如Downhill-Simplex-algorithm) MO$yst?fK  
 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。 z=KDkpV