[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） j#hFx+S  
kr[p4X4  
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。 Iy%
fg',%  
yY+)IU.  
1. 线栅偏振片的原理 WBvh<wTw;  
',$Uw|N  
2. 建模任务 j51Wod<[  

0]p! Bscaf  
LQ(z~M0B  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Q8OA{EUtq  
 偏振元件的重要特性： e=e^;K4  
 偏振对比度 /%fBkA#n  
 透射率 Jr+~'  
 效率一致性 Myaj81  
 线格结构的应用(金属) M$iDaEu-  
CobMagPhr  
3. 建模任务： ++1<A&a  
RvrZtg5  
4. 建模任务：仿真参数 u_ou,RF  
O<}3\O )G(  
偏振片#1: 5G  @  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ~QzUQYG*  
 高透过率(最大化) RrB)u?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) _sLSl;/t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Z1Y/2MVSb  
偏振片#2: 4 JC*c  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;r<(n3"F  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }(tuBJ9  
 光栅周期：100nm d^b(Uo=$  
 光栅材料：钨 WRIOjQ:  
_:"PBN9  
5. 偏振片特性 !A_<(M<  
k_d)  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 1V?)T  
^hL?.xj  
=T7lv%u  
vl}fC@%WRI  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *S _[8L"  
#WE"nh9f|z  
Z!#n55|  
5~8FZ-x  
6. 二维光栅结构的建模 B"; >
zF  

R;y
i58Be  
.0ov>4,R  
 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。 ,^Ug[pGG-  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4S9hz  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Ebk9[=  
7c.
96FA  
t?&@bs5~g  
Gz09#nFZk  
7. 偏振敏感光栅的分析 nrFuhW\r  

1V
Xyn\  
 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。 :2v^pg|  
 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) AhozrroV  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 NCu:E{([  
8. 利用参数优化器进行优化 6(M^`&fl
 

8VWkUsOoI  

J~jxmh  
 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。 &Hl*Eg f  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 uGo tXb  
 在该案例种，提出两个不同的目标：  H8lh.K  
 #1:最佳的优化函数@193nm lhk=yVG3  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 KzgW+6*G  
V?[dg^*0  
9. 优化@193nm E:7R>.g  
PQ0l<]Y  
 初始参数： r0Cc0TMdj  
 光栅高度：80nm #.j[iN :+  
 占空比：40% {.r jp`39  
 参数范围： V eD<1<  
 光栅高度：50nm—150nm ^Fop/\E  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 31cC*  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 %B#(d)T*-  
b'5]o  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 &x mYpQ  
 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。 :6T8\W  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 kO)+%'L!8  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ~ZxFL$<'3  
h=x{ 3P;B  
10. 优化@193nm结果 P&g.%8b~84  
U%PII>s'#  
 优化结果： s7 K](T4  
 光栅高度：124.2nm 1woBw>g  
 占空比：31.6% d*cAm$  
 Ex透过率：43.1% 8T]x4JQ0  
 偏振度：50.0 mh$Nwr/W:  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 <H]1 6  
}#bX{?f  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 \9Yc2$dY  
 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。 $qp,7RW  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Qzh`x-S  
jmkVolz  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 vR*TW  
zZh\e,*  
3W#f Fy  
 初始参数： A}h`%b  
 光栅高度：80nm WU:r:m+ >  
 占空比：40% i0jR~vF {B  
 参数范围： FV]
;od&c  
 光栅高度：50nm—150nm J;R1OJs S  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) QE\t}>  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% dH[TnqJn  
97L|IZ s)  
 优化结果： %Jb/HWC[  
 光栅高度：101.8nm sfUKH;xC  
 占空比：20.9% Osj/={7g  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 2<X.kM?N{B  
 偏振对比度：50.0 o)U4RY*  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 vi8)U]6  
]N#%exBVo  
12. 结论 4r+s" |  
]hC6PKJU  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) id=:J7!QU  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 7wA.:$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) R>CIEL  
 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。 >`S $(f