[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） 1r*@1y<0"  
;l < amB  
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。 ~[BGKqh  
f^IB:e#j;  
1. 线栅偏振片的原理 CkV -L4Jq  
9Gx`[{wI9<  
2. 建模任务 ``{GU}n  

zh(=kS`  
CalWJ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Q?`s4P)14o  
 偏振元件的重要特性： B
w[#,_  
 偏振对比度 BmYX8j]  
 透射率 txX>zR*)  
 效率一致性 $d.Dk4.ed  
 线格结构的应用(金属) 6Tm7|2R  
4gmlK,a  
3. 建模任务： K&"X7fQ  
A4KkX  
4. 建模任务：仿真参数 IfI:|w}:"r  
E4_,EeC#  
偏振片#1: y T&#k1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %ca`v;].  
 高透过率(最大化) LA/Qm/T  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Y%r>=Jvu6  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "%_T7A ![  
偏振片#2: q
amq9F$V  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 cBZJ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 13Q87i5B  
 光栅周期：100nm 1
jPh0?BY  
 光栅材料：钨 X_,R!$wbg:  
+4[9Eb'k=  
5. 偏振片特性 >
5Y.  
Y^8'P /A  
 偏振对比度：(要求至少50:1) "Rtt~["%  
:j/sTO=  
hVd_1|/X  
#|=lU4Bf  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w:=:D=xH2  
ETdN<}
m  
r{Mn{1:O  
'cc{sjG  
6. 二维光栅结构的建模 Cyo:Da A  

S&J5QZjC  
E!L_"GW  
 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。 /o}i,i$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 y*=Ipdj  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 tv: mjS  
L{&Yh|}  
g!cW`B'  
n+2>jY  
7. 偏振敏感光栅的分析 ?_T[]I'  

*|;`Gp  
 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。 QDKY7"H  
 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) s={IKU&m[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 b+$wx~PLi  
8. 利用参数优化器进行优化 .4<lw  

T?tZ?!6  

{)Shc;Qh  
 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。 BD]o+96qP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 {V8uk
$  
 在该案例种，提出两个不同的目标： >Y|P+Z\7  
 #1:最佳的优化函数@193nm > -(Zx  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 }I18|=TB  
l=#b7rBP  
9. 优化@193nm E, oR.B  
^_W] @m2  
 初始参数： \pP1k.~UnC  
 光栅高度：80nm sNMF(TY  
 占空比：40% GBT219Z@8  
 参数范围： pA_e{P/  
 光栅高度：50nm—150nm = U[$i"+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ob|^lAU  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 O]61guxro  
b8Hzl!zO  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 4`Jf_C  
 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。 8;,|z%rS"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xokA_3,1F  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 sG^{ cn  
HLL=.:P  
10. 优化@193nm结果 ~Qf\DTM&  
I<Mb/!TQ  
 优化结果： _c(h{dn  
 光栅高度：124.2nm wT-Kg=-q  
 占空比：31.6% 'Axe:8LA'  
 Ex透过率：43.1% G6xNR  
 偏振度：50.0 +Z]}ce u"  
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。 6:?mz;oP  
?>gr9w\  
 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。 0vMKyT3 c  
 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。 *uKYrs [  
 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。 @twi<U_  

[e{D  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 t oM+Bd:Y  
#<#-Bv  
$ % B  
 初始参数： cxx8I  
 光栅高度：80nm @CoUFdbz  
 占空比：40% *<}R=X.  
 参数范围： (Bv~6tj~J  
 光栅高度：50nm—150nm 0w vAtK|Q  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7`^=Ie%(K  
 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% 9Sl5jn  
VA %lJ!$  
 优化结果： %MCS_'N J  
 光栅高度：101.8nm t[AA=  
 占空比：20.9% q%,y66pFr  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） BA8!NR|  
 偏振对比度：50.0 Ag&K@%|*  
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。 U r8JG&,  
'?LqVzZI  
12. 结论 6]4=8! J  
Jid_&\  
 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) 6}Rb-\N  
 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 yQ&C]{>TS  
(如Downhill-Simplex-algorithm) g[\8s~g,  
 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。 Z
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