[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） -38"S;M8  
']+!i a  
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。 xa<KF  
c_M[>#`  
1. 线栅偏振片的原理 Hs:zfvD  
DLqH*U  
2. 建模任务 -1v9  

~9yKMUf  
5y\35kT'  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Q@>1z*'I  
 偏振元件的重要特性： Pc< "qy  
 偏振对比度 1IS1P)4_0  
 透射率 I}0?d  
 效率一致性 d,(q3  
 线格结构的应用(金属) &0%Zb~ts  
ZeU){CB  
3. 建模任务： xE^G*<mj:  
C/qKa[mg  
4. 建模任务：仿真参数 &ZkJ,-  
[MwL=9;!H  
偏振片#1: yI#qkl-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0a8\{(w  
 高透过率(最大化) .KC V|x;QW  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) GIcq|Pe  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) izaqEz  
偏振片#2: V:J|shRo  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 V6HZvuXV!  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 1hgIR^;[b  
 光栅周期：100nm a{^z= =  
 光栅材料：钨 A:GqR;;"x>  
CLVT5pj='  
5. 偏振片特性 kc P ZIP:  
rg k1.0U0  
 偏振对比度：(要求至少50:1) Sk!' 2y*@&  
ht]n*  
L/-SWid)  
@<pd@Mpf]  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8Nyz{T[  
'h'pM#D  
g|?}a]G  
xW5`.^5  
6. 二维光栅结构的建模 GQY" +xa8]  

R=E4Sh  
iJOG"gI&  
 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。 zNrn|(Y%Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r/a@ x9  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8~-TN1H  
C
kNR{?S  
.[]S!@+%  
_rIo @v  
7. 偏振敏感光栅的分析 I5l%X{u"N  

~(XaXu  
 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。 $fD%18  
 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) .*njgAq7  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 .`+~mQ Wn  
8. 利用参数优化器进行优化 wUr(i*  

OhCdBO  

U= f9b]Y  
 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。 ?;`GCE  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~zac.:a8  
 在该案例种，提出两个不同的目标： juWXB+d2Y  
 #1:最佳的优化函数@193nm 9D=X3{be#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 hOZTD0  
E2w-b^,5  
9. 优化@193nm rCA!b"C2  
[u K,.G  
 初始参数： JJWPte/  
 光栅高度：80nm 4vG
-d)"M2  
 占空比：40% kjV>\e  
 参数范围： ">1wPq&  
 光栅高度：50nm—150nm x  zF  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e#h&Xa  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 9M9Fif.  
2(3Q#3V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 C}xfo}i  
 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。 45.g;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 R,
PN?aj  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M\CzV$\y  
Ar/P%$Zfq  
10. 优化@193nm结果 pn(i18x  
,#,K_oz  
 优化结果： G5t7KI  
 光栅高度：124.2nm @aUNyyVP  
 占空比：31.6% 
1/:vFX  
 Ex透过率：43.1% *lL
CH,  
 偏振度：50.0 =#9#unvE!  
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。 RbxQTM_:M  
<HRPloVKo  
 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。 }6%\/d1~ 6  
 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。 Sft vN-  
 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。 PV"\9OIKb.  
LXby(|<j  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 F{ vT^/  
Y&=DjKoVh  
m ne)c[Qn  
 初始参数： EmUn&p%hI  
 光栅高度：80nm &glh >9:G  
 占空比：40% w]T_%mdk  
 参数范围： jA:'P~`Hj  
 光栅高度：50nm—150nm m)<+?Bv y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <eSg%6z  
 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% %4x0^<k~  
GR*sk#{  
 优化结果： oupWzjo  
 光栅高度：101.8nm zJ8T.+qJ  
 占空比：20.9% 1:T"jsWw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） !fAvxR  
 偏振对比度：50.0 HX| p4-L  
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。 I(BJ1 8F$  
0#Ug3_dfr  
12. 结论 -WyB2$!(  
7)#JrpTj%  
 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) _,K[kVn  
 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 3A"TpR4f`  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ol_\ "  
 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。 RZpjr !R