[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） yiO.z  
y '!m4-  
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。 oJfr +3I  
sM9+dh  
1. 线栅偏振片的原理 1/"WD?a  
=%/)m:f!^  
2. 建模任务
]9@F~)  

l'eyq}&  
[KxF'mz9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
pxa(  
 偏振元件的重要特性： s;A@*Y;v  
 偏振对比度 KRA/MQ^7~U  
 透射率 k5T,990  
 效率一致性 zE_i*c"`  
 线格结构的应用(金属) !@v7Zu43,  
87YyDWTn  
3. 建模任务： Bs?^2T~%{  
}I>tO9M  
4. 建模任务：仿真参数 S;- LIv  
L+i(TM=  
偏振片#1: 9th,VnD0  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 pfI"36]F  
 高透过率(最大化) =
y-
@AU8  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) J Px~VnE%%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) GI1  
偏振片#2: }1upi=+aE  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 {yExQbN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 hzvd t  
 光栅周期：100nm <Sr  
 光栅材料：钨 f=9|b  
SBS3?hw  
5. 偏振片特性 8#g1P4

 
Bf8jPa/  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ?pd8
w#O  
$\U4hHOo  
~5oPpTAe  
T]c%!&^_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Sb82}$sO  
?)ONf#4Y  
WA&!;Zq  
+csi[c)3E  
6. 二维光栅结构的建模 U3dwI:cG  

H
|HYo\@F#  
73\JwOn~  
 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。 [
wzb<"kW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 k5kxQhPf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 BNs@n"k  
lp^<3o*1  
mUikA9u5=  
V: TM]  
7. 偏振敏感光栅的分析 0a XPPnuX  

I<6P;  
 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。 lE(a%'36  
 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) pz.JWCU1  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ~XmLX)vO/  
8. 利用参数优化器进行优化 ,1
+y/{S  

|M,iM]  

ElW~48  
 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。 |}di&y@-JI  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 85Otss/mM  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ) iN/ua  
 #1:最佳的优化函数@193nm /~$WUAh  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ?b>,9A.Z  
yj.7'{mA  
9. 优化@193nm '|8} z4/g  
2KYw}j|5  
 初始参数： "4{LN}`  
 光栅高度：80nm hRD=Y<>A  
 占空比：40% heC/\@B  
 参数范围： A
y0U=#XP  
 光栅高度：50nm—150nm ,N]H dR  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r w2arx  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sl`s_$J  
NRIG1v>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Vg>dI&O  
 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。 b((M)Gz  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 /YMj-S_b~  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 tne ST.  
nz=GlO'[  
10. 优化@193nm结果 b)qo
h^  
TE7nJ gm  
 优化结果： DN-+o
sPi  
 光栅高度：124.2nm ?IqQ-C)6D  
 占空比：31.6% R\G0'?h >  
 Ex透过率：43.1% sHt]
.gZ  
 偏振度：50.0 v50bdj9}k  
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。 v,-HU&/*B  
2db3I:;E  
 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。 NflD/q/ L  
 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。 UU;(rS/  
 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。 EIf5(/jo  
xSsa(b  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ^cP!\E-^  
Ybs\ES'?A  
Mh:L$f0A%O  
 初始参数： =JK@z  
 光栅高度：80nm @hiCI.?X  
 占空比：40% 9=8iy w  
 参数范围： Bn#?zI  
 光栅高度：50nm—150nm g(qJN<RC/  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) c1k/UcEcg~  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ' V^6XI  
mD$A4Y-'p  
 优化结果： (_mnB W  
 光栅高度：101.8nm 8*#R]9  
 占空比：20.9% ]6(N@RC  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Zw5Ni Xj  
 偏振对比度：50.0 Sq/ qu-%X  
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。 ~J wb`g.  
t{^*6XOcJ  
12. 结论 fk6%XO  
f_jo+z{-ik  
 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) "GMBjT8  
 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 *'.|9W  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 5cL83FQh  
 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。 |:q=T ~x