[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }M*yE]LL;Z  
D;
nm~O%  
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。 1<766  
v!~tX*q  
1. 线栅偏振片的原理 )"KKBil0  
KFZ2%:
6>  
2. 建模任务 =cz^g^
7  

))ArM-02  
RKru hF  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 \7]0vG  
 偏振元件的重要特性： oA+/F]XJ  
 偏振对比度 &puPn:_  
 透射率 KUD&vqx3  
 效率一致性 >x'R7z23  
 线格结构的应用(金属) }3HN$Fwo  
' ?tx?t  
3. 建模任务： ,y5,+:Y ~  
Y-YlQ^  
4. 建模任务：仿真参数 VCf/EkC  
[0>I6Jl  
偏振片#1: m!#'4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ykMdH:  
 高透过率(最大化) X?f\j"v  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) C6` Tck!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) [8%R*}  
偏振片#2: :LrB9Cf$n  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 r{g8CIwGQ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +PAb+E|,  
 光栅周期：100nm "@ 1+l&  
 光栅材料：钨 sx1w5rj.Y0  
e)BU6m%  
5. 偏振片特性 kD*r@s]=  
ngLpiU0H&  
 偏振对比度：(要求至少50:1) /
Pv dP#!  
X^o0t^  
! mb<z^>5  
xw
Si.~.  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0#y i5U  
, ;$SRQ.  
y?Cq{(  
XU5GmGu_+  
6. 二维光栅结构的建模 ?Z(xu~^/  

0+
{CN|0  
h[(.  
 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。 6N< snBmd  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 W @ ?*~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 K3dg.>O  
`=%mU/v  
,hSTR)  
l
Y$9-Q(  
7. 偏振敏感光栅的分析 \DMZ 
M  

N!lQ;o'  
 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。 )dh_eqnX  
 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) XlJA}^e  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 $*$X5  
8. 利用参数优化器进行优化 6^vz+oN  

v{8W+  

D}T+X;u)K  
 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。 +yd{-iH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 nnZM{<!hF  
 在该案例种，提出两个不同的目标： V:'_m'.-Y  
 #1:最佳的优化函数@193nm
Uys[0n  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 "30R%oL]=  
~O8Xj6  
9. 优化@193nm 0#:St  
d$5\{YLy
 
 初始参数： R>B4v+b  
 光栅高度：80nm WH lvd  
 占空比：40% ]I:h4hgw  
 参数范围： ydMfV-  
 光栅高度：50nm—150nm f#3!Q!C^  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) FA$1&Fu3Y  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 G[lNgVbU@  
qr'P0+|~5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 |5g1D^b]s^  
 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。 Oi4y~C_Xd  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^
oXLk&d  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :O9i:Xq[QW  
lG R6S  
10. 优化@193nm结果 h(gpqSN  
$.KDnl^  
 优化结果： @QbTO'UzK`  
 光栅高度：124.2nm Om5+j:YM  
 占空比：31.6% Al^h^ 9tJ  
 Ex透过率：43.1% ;@s'JSPt  
 偏振度：50.0 d)'J:  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 EZ)$lw/!J  
;oivG)hJl  
 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。 HwxME%w  
 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。 !8}x
6  
 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。 ~L?q.*q  
RGz NZc  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 JG*Lc@Q  
Dl=qss~g+  
=*=qleC3  
 初始参数： gaVQ3NqF  
 光栅高度：80nm MD,+>kh  
 占空比：40% c=u'#|/eb  
 参数范围： CAtdx!  
 光栅高度：50nm—150nm <?Y.w1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +^<-;/FZue  
 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% &k@r23V7r  
m$H(l4wB>  
 优化结果： p?Jx2(%m  
 光栅高度：101.8nm ;H`>jI$  
 占空比：20.9% C,G$C7$
%  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） wJ>2}  
 偏振对比度：50.0 c~v(bK  
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。 e
gh_1Wg2a  
X~>2iL  
12. 结论 #n6<jF1G  
rF)[ Sed:T  
 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) :uQ~?amM  
 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 MClvmv^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) xAJuIR1Hi  
 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。 xSL%1>MrN