[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） d^A]]Xg  
tnobqL'  
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。 W9]z]6  
aGC3&c[Wx  
1. 线栅偏振片的原理 `sqr>QD  

%<-OdyM  
2. 建模任务 D%]S>g5
k  

N-QS/*C
.~  
>fWGiFmlk  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 '27$x&6>S  
 偏振元件的重要特性： _Z]l=5d  
 偏振对比度 AMjr[!44 @  
 透射率 ^'E^*R  
 效率一致性 ,5v'hG  
 线格结构的应用(金属) y/\b0&  
+Mq\3  
3. 建模任务： x4_MbUe  
K1hkOj;S  
4. 建模任务：仿真参数 nC p/.]Y*  
$h pUI  
偏振片#1: j7Fb4;o{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 boEQI=!j\+  
 高透过率(最大化) 3
GF67]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :ZY%-]u7  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 7 2JwG7qh  
偏振片#2: BS fmS(.  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :@i+yN cV  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 qm!cv;}c1  
 光栅周期：100nm w\GJ,e  
 光栅材料：钨 Uap0O2n  
?@4Mt2Z\  
5. 偏振片特性 fX`u"`o5  
J[:#(c&c!1  
 偏振对比度：(要求至少50:1) > pb}@\;:  
Gw3+TvwU+Q  
`[5xncZ-  
?YR;o4  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) v_5qE  
Gt#r$.]W?o  
K9EHT-  
e#Ao]gc  
6. 二维光栅结构的建模 tcj"rV{G  

+pqbl*W;1  
wA$7SWC  
 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。 Eh8GqFEM  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 B
bs1U  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 OU%"dmSDk  
P?
V+<c{  
:G 5p`;hGo  
#a=]h}&1?  
7. 偏振敏感光栅的分析  #B~;j5  

3g!Z[SZ  
 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。 )8oyo~4?  
 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) 0bh 6ay4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 C&Q[[k"kb  
8. 利用参数优化器进行优化 kEq~M10  

3iw3:1RZUZ  

CbM~\6R  
 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。 U>*@VOgB  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 e">&B
]#}  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 0x~+=GUN  
 #1:最佳的优化函数@193nm 8i] S[$Fc  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Vwp>:'Pu  
ppIXS(  
9. 优化@193nm *Hn=)q  
T%%EWa<a  
 初始参数： JvXuN~fI{[  
 光栅高度：80nm ,M`1 k  
 占空比：40% ys[xR=nbD  
 参数范围： 1;~sNSTo  
 光栅高度：50nm—150nm 25Z}.))  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^ulgZ2BQ|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Pxf>=kY  
Rp2h[_>
 
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 q'S[TFMNE  
 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。 UucX1%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 O8#]7\)  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 :7X4VHw/  
0@?m"|G  
10. 优化@193nm结果 oX^N>w0F  
$A~aNI  
 优化结果： cu1!W
D  
 光栅高度：124.2nm p,z
>:3M  
 占空比：31.6% ugN%8N  
 Ex透过率：43.1% . h)VR 5?j  
 偏振度：50.0 P'B|s/)  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 &I ~'2mpk  
jl}9R]Y_2  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 IY.M#Q]  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 lPz`?Hn  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 }8 ;,2E*z  
TXYO{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 XPrnQJ  
vxf09v{-  
U^[AW$WzU  
 初始参数： en|~`]HF  
 光栅高度：80nm yD\Kn{  
 占空比：40% ^vh!1"T  
 参数范围： :s+?"'DP  
 光栅高度：50nm—150nm n'vdA !R  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [H!do$[>  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% "PTEt{qn  
7~"eT9WV  
 优化结果： q}jh>`d  
 光栅高度：101.8nm fif'ptK  
 占空比：20.9% `;G@qp:A  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 1k"t[^  
 偏振对比度：50.0 KRm)|bgE  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 w$s6NBF7  
]7,0>  
12. 结论 1:7fV@jw  
p:tp|/  
 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) N49{J~  
 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 l(Qnt
P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) %t* 9sh  
 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。 4j+M<g