[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） '?3
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eF4f7>5Cv  
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。 &7{yk$]*  
`+0P0(bn  
1. 线栅偏振片的原理 6.|[;>Km  
EQ"+G[j~x  
2. 建模任务 =t|,6Vp  

\(zUI  
PMQlJ&  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 uOh
  
 偏振元件的重要特性： o,$K=#Iv  
 偏振对比度 )t2eg1a:  
 透射率 Ac}5,  
 效率一致性 >3I|5kZ6  
 线格结构的应用(金属) i\#?M "  
DJ1!Xuu  
3. 建模任务： Su+[Q6oC@  
/38XaKc{6  
4. 建模任务：仿真参数 QQ %W3D@  
Yq{R*HO  
偏振片#1: }z2[w@M  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Q4g69
IE  
 高透过率(最大化) FB3}M)G>M  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) MaF4lFmS  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) :8]y*j  
偏振片#2: R\x3'([A5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7IrH(~Fo  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 :edy(vC<  
 光栅周期：100nm IUD@Kf]S  
 光栅材料：钨 `1lGAKv  
sdN1BV2  
5. 偏振片特性 n-OQCz9Xl  
,Z8)DC=  
 偏振对比度：(要求至少50:1) eEYzA  
VWk{?*Dp  
*
De'4r 2  
CbOCL~ "  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~*e@^Nv)v  
_KZTY`/*  
WM ]eb, 8q  
WfYG#!}x  
6. 二维光栅结构的建模 /?V-  

E9' 2_e  
bzECNi5^  
 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。 x]IJ;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r$Oa  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 OMBH[_  
!&5*H06  
!%N@>[  
hV fANbs  
7. 偏振敏感光栅的分析 mrig5{  

dq0!.gBT2  
 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。 $KP&#;9  
 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) )^ PWr^  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 HumL(S'm  
8. 利用参数优化器进行优化 d)d0,fi?-  

YdN]Tqc  

dk0} q6~
 
 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。 -&lD0p>*g  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3^-\=taN<m  
 在该案例种，提出两个不同的目标： W>'(MB$3  
 #1:最佳的优化函数@193nm "/%o'Fq  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 aj<r=  
^z51f>C  
9. 优化@193nm p =-~qBw  
w:mm@8N  
 初始参数： ARG8\qU  
 光栅高度：80nm )_6W@s  
 占空比：40% [GcW*v  
 参数范围： R\]C;@J<  
 光栅高度：50nm—150nm DVDzYR**4  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |7${E^u  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 x~K79Mya  
o'8nQ Tao  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 !7p&n3dz  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nYe:$t3F=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "]OROJGa  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 %pqB/  
+,TrJg  
10. 优化@193nm结果 Z;njSw%:  
>*Ej2ex  
 优化结果： UD9JE S,  
 光栅高度：124.2nm whm|"}x)u  
 占空比：31.6% fB]NEx|o~  
 Ex透过率：43.1% rK|("  
 偏振度：50.0 &(e5*Q  
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。 CyXaHO  
X,{[R |  
 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。 A6 `a  
 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。 :6/$/`I0W  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Ty#sY'%  
hDQk z
qW  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 =^\?{oV  
JpxQS~VX  
t0Jqr)9}6  
 初始参数： #Tt*NU  
 光栅高度：80nm 4Z5;y[k(  
 占空比：40% %F^,6y  
 参数范围： mkrVeBp  
 光栅高度：50nm—150nm lD-2 5~YV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 1N<n)>X4  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% }D.\2x(J  
96P&+  
 优化结果： i0zrXaKV  
 光栅高度：101.8nm ) .KMZ]  
 占空比：20.9% p#_5w  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Zo }^"u  
 偏振对比度：50.0 @th94tk,  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 drk BW}_  
<0
qhc$M  
12. 结论 _pDfPLlY&  
U<E]c 4*  
 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) ^@{"a  
 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 Pn6~66a6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) OiS\tK?|GV  
 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。 FFN Sn