[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） zx}+Q B0  
CLaQE{  
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。 ?lsK?>uU  
r$={_M$  
1. 线栅偏振片的原理 cr!W5+r  
CXuD%H]tx  
2. 建模任务 gE2(E0H  

`;6M|5G  
Z?'CS|ud  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 bN. G%1  
 偏振元件的重要特性： ^~[7])}g6  
 偏振对比度 5Z!$?J4Rl  
 透射率 ~rBFP)  
 效率一致性 Qt+D ,X  
 线格结构的应用(金属) y 9]d{:9  
t`K9K"|k  
3. 建模任务： a|u#w~  
9<_hb1'  
4. 建模任务：仿真参数 |KYl'"5\  
SF:98#pg  
偏振片#1: $k\bP9  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 g9pKoi|\E  
 高透过率(最大化) d*^JO4'  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) J=3{<Xl  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) b\(f
>
g[  
偏振片#2: U7g`R@  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 x *I'Ar  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 F+H]{ss>  
 光栅周期：100nm gGVt( ^  
 光栅材料：钨 "mJo<i}  
*B|hRZka1A  
5. 偏振片特性 ;O hQBAC  
s9wzN6re  
 偏振对比度：(要求至少50:1) %"H:
z  
uQW)pD{_  
arm_SyL0  
kC.dJ2^j+  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ` 7iA?;  
QlGK+I>y;  
UJ}}H}{  
*1dZs~_  
6. 二维光栅结构的建模 yf:0u_&]  

XE2Un1i}j1  
4~Cf_`X}]  
 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。 F`:Q  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 QfEJU8/5d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j_rO_m<8  
=cl#aS}e8  
D=a*Xu2zq  
\;0pjxq=  
7. 偏振敏感光栅的分析 g&g:HH:  

~},H+A!?  
 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。 AJ/Hw>>$?m  
 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) %_E5B6xi{  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 KJT N"hF   
8. 利用参数优化器进行优化 uY~mi9E  

K7&]|^M9  

fh =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。 {Ycgq%1>]  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 F[\T'{  
 在该案例种，提出两个不同的目标： #eKKH]J/  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,.P]5 lE  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 zdJPMNHg  
jj&G[-"bv  
9. 优化@193nm LE}`rW3  
wBpt W2jA  
 初始参数： HCOsVTl,  
 光栅高度：80nm IA0vSF:  
 占空比：40% bsu?Q'q  
 参数范围： @].s^ss9_  
 光栅高度：50nm—150nm .K~V DUu  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) mdL T7  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 k`>qb8,  
zk$h71<{.  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -!+i ^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。 i-0 :Fs  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 LF.i0^#J
 
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 0i[t[_sce  
%rs2{Q2k  
10. 优化@193nm结果 1<@lM8&.kO  
a'`i#U  
 优化结果： VT>-*  
 光栅高度：124.2nm X{xkXg8h  
 占空比：31.6% E7h@c>I
K  
 Ex透过率：43.1% 51s\)d%l  
 偏振度：50.0 qX5]\nX&G  
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。 (1S9+H>g  
0 F8xS8vK+  
 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。 WClprSl8  
 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。 iU.` TqR7  
 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。 LGy62 y$  
~C 3Y/}  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <EyJ $$  
Sh
RMzU  
:D}?H@(69  
 初始参数： 7]u_  
 光栅高度：80nm ;xTMOuI*  
 占空比：40% TS=%iMa  
 参数范围： gz'{l[  
 光栅高度：50nm—150nm ~xam ;]2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ++w{)Io Z  
 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% bg3kGt0  
0F!Uai1  
 优化结果： Z

K{1z|  
 光栅高度：101.8nm ~mH'8K|l  
 占空比：20.9% 5
6."&0  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 6;Izw$X  
 偏振对比度：50.0 3mE8tTA$R  
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。 n>^9+Rx|i  
1\-lAk!   
12. 结论 =S^vIo)  
!pa7]cZ  
 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) ~&0lWa  
 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 mFpj@=^_G  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ! ,]Fx  
 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。 !N:w?zsp