[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） gUHx(Fi[4  
28x:]5=jb  
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。 @M&qH[tK-A  
N97
7F$Bo  
1. 线栅偏振片的原理 20?@t.aMp  
U\GuCw  
2. 建模任务 X<mlaXwrA  

%:e.E
S  
SI, t:=D  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 _:7:ixN[Ie  
 偏振元件的重要特性： 8T?D#,/  
 偏振对比度 am+w<NJ(us  
 透射率 DVz_;m6)  
 效率一致性 pj#ls  
 线格结构的应用(金属) 0S2/,[-u+  
0,5)L\{ R  
3. 建模任务： E4, J"T|@  
za!8:(  
4. 建模任务：仿真参数 Yan}H}Oq  
9:,ZG4s  
偏振片#1: \-8S"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >PK 6CR  
 高透过率(最大化) %00cC~}4  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) A~({vb'  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 6_g:2=6S  
偏振片#2: #7['M;_  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;cf
PS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 b} FhC"'i  
 光栅周期：100nm 2{<o1x,Ym  
 光栅材料：钨 DR7JEE  
$i@I|y/  
5. 偏振片特性 :}z`4S@b  
pGd@%/]AO  
 偏振对比度：(要求至少50:1) FxmHy{JG  
xauMF~*  
_p^$.\k"  
K<q#2G0{  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b|e1HCH  
a:Nf+t  
\,ne7G21j  
h"7~`!"~  
6. 二维光栅结构的建模 "!ks7:}v  

83J63Xa  
1my1m  
 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。 $,zW0</P*l  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {gh<SZsE  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9yz@hdG  
dhjX[7Bl9  
uS5G(}[
 
6MNrH  
7. 偏振敏感光栅的分析 WPAT\Al&AE  

u+^KP>rM(  
 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。 1,P\
dGmu  
 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) }U'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 C1>zwU_zo  
8. 利用参数优化器进行优化 Q5lt[2Zyzd  

3CH>!QOA  

/DjsnU~3  
 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。 H:S<O%f  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 j WSgO(y  
 在该案例种，提出两个不同的目标： udXzsY9Ng  
 #1:最佳的优化函数@193nm '{-Ic?F<P  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 <4n"LJ9  
{Fqwr>e  
9. 优化@193nm /b\c<'3NY  
D5!#c-Y-  
 初始参数： 'E&tEbY  
 光栅高度：80nm `NTtw;%Y  
 占空比：40% E]v?:!!ds  
 参数范围： ,}O33BwJp  
 光栅高度：50nm—150nm E*h!{)z@F  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \t5_V)P  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w3z'ZCcr;"  
I{h KN V  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 '4_c;](W  
 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。 F-$!e?,H  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 \KzH5?  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 cK >^8
T^  
&>B"/z  
10. 优化@193nm结果 I\x9xJ4x  
,`02fMOLc  
 优化结果： ALV(fv$cD  
 光栅高度：124.2nm 4$WR8  
 占空比：31.6% %`QgG   
 Ex透过率：43.1% I)yF!E &  
 偏振度：50.0 :Nv7Wt!  
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。
f%i%QZP  
K7([Gc9  
 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。 ([ -i5  
 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。 [uK{``"  
 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。 H\qZu%F'  
h!v<J
  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 uT'l.*W6i  
' ,S}X\  
% P Ex  
 初始参数： $d
Xx@6fP  
 光栅高度：80nm iPCCTs  
 占空比：40% q2s
0g*z  
 参数范围： ".%d{z}vz  
 光栅高度：50nm—150nm :o .+<_&  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) El@*Fo  
 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% ZX64kk+
 
[`oVMR  
 优化结果： [61*/=gWe  
 光栅高度：101.8nm "TJ*mN.i{}  
 占空比：20.9% WubV?NX;EF  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） A=5Ebu!z  
 偏振对比度：50.0 ,oh;(|=  
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。 C l,vBjl h  
8*@{}O##  
12. 结论 fggs ;Le  
gFKJbjT|  
 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) W>i"p~!  
 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 -YAtM-VL  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]/H6%"CTa  
 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。 AB`.K{h