[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） S1U0sP@o  
3U{ mC}F  
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。 aM;SE9/U  
m.Zy$SDj(  
1. 线栅偏振片的原理 'QT~o-U  
Y|fD)zG_  
2. 建模任务 lTMY|{9  

ZPG,o5`%  

P>X[}  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ?IHt T3'Rt  
 偏振元件的重要特性： WK`o3ayH-  
 偏振对比度 fe/;U=te  
 透射率 OVi<d  
 效率一致性 -!1=S: S  
 线格结构的应用(金属) >80k5$t  
CsA(oX  
3. 建模任务： $kTm"I  
j*?8w(!  
4. 建模任务：仿真参数 T:@6(_Z  
>^jBE''  
偏振片#1: //2O#Fg{/  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lfHN_fE>Mq  
 高透过率(最大化) \DQu!l@1U  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {fACfSW6  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 2j%=o?me^p  
偏振片#2: o{,IO!q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 hi!A9T3%}M  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Lxp}o7>K  
 光栅周期：100nm u>fMO9X}2  
 光栅材料：钨 HRyFjAR\?  
6^LXctW.  
5. 偏振片特性 &>Ve4!i q  
UXBWCo;-  
 偏振对比度：(要求至少50:1) metn&  
W:RjWn@<  
B<SE|~\2  
e^O:I  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 3O2G+G2  
tVAo o-%  
q!:dZES  
DH?n~qKpC  
6. 二维光栅结构的建模 Nz2VaZ  

MT~^wI0a  
p [C 9g  
 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。 D0jV}oz  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Q0R05*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  W94:%  
#4bT8kq  
ev;&n@k_I  
F9j@KC(yg  
7. 偏振敏感光栅的分析 xA Ez1  

t,fec>.  
 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。 )%@7tx  
 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) P_A@`eU0  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 RlL]p`g  
8. 利用参数优化器进行优化 IrL%0&*hS  

6NX#=A  

(BLxK)0<"  
 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。 / rc[HbNg.  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /*y5W-'d^  
 在该案例种，提出两个不同的目标： X3}eq|r9  
 #1:最佳的优化函数@193nm k 3m_L-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 rgVRF44X{  
3T
u]-.  
9. 优化@193nm lk 1\|Q I  
/Ot3[B  
 初始参数： Np+PUu>  
 光栅高度：80nm X=#us7W}  
 占空比：40% |)!f".`  
 参数范围： o+Jn
n"8  
 光栅高度：50nm—150nm q|<B9Jk  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >O\+9T@  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 v](Y n)#  
vQ*[tp#qU  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 )7*'r@  
 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。 ni2#20L  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ]Kq<U%x$  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 <{cY2cx~3  
7zH2dqrj  
10. 优化@193nm结果 G
"?7 Z&+  
,5$G0  
 优化结果： #sc!H4  
 光栅高度：124.2nm kaCN^yQ  
 占空比：31.6% '*y(F*7+  
 Ex透过率：43.1% E'aOHSAg  
 偏振度：50.0 /7D5I\  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 P#hRqETw  
"6'",  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 @6G)(NGD  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 M v(Pp  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 tG$O[f@U6  
7.Y;nem:(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 veq3t$sj  
gttsxOgktH  
+H3~Infr4f  
 初始参数： Cw(e7K7&  
 光栅高度：80nm Acw`ytV  
 占空比：40% q?7''xk7  
 参数范围： VF2,(f-*  
 光栅高度：50nm—150nm .9vS4C  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,<L4tp+y0  
 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:k5a(  
U*a#{C7"  
 优化结果： ura&9~  
 光栅高度：101.8nm e=(Y,e3  
 占空比：20.9% 90}vFoy  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 9$$  Ijf  
 偏振对比度：50.0 4JK6<Pk  
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。 ZFtR#r(~41  
5.5kH$;>  
12. 结论 SEI0G_wk$  
1TTS@\  
 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) .F7?}8>Z  
 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 t}R!i-D|HB  
(如Downhill-Simplex-algorithm) # QwX|x{  
 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。 @FIL4sb