[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） JLgk?  
&Ui*w%  
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。 7Nx5n
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RW| LL@r  
1. 线栅偏振片的原理 s zBlyT  
ffyDi1Q  
2. 建模任务 `! ~~Wf'  

yKupPp);  
,@I_b  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {l/j?1Dxq  
 偏振元件的重要特性： -M=#U\D  
 偏振对比度 ueI1O/Mi  
 透射率 PP/EZ^]b  
 效率一致性 R>Q&Ax  
 线格结构的应用(金属) |e{F;8  
p5F
=?*[}  
3. 建模任务： ;Q*=AW  
7G6XK   
4. 建模任务：仿真参数 lO^Ly27  
uWm
,mGd9  
偏振片#1: yTt,/+I%gJ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 <zd_-Ysn  
 高透过率(最大化) +,oEcCi  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) g-G;8x'n  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) `N<6)MX3>g  
偏振片#2: j}P x
q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 R`M>w MLH  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >fZ N?>`  
 光栅周期：100nm 3JhT  
 光栅材料：钨 vbFi#|EU  
o8<0#W@S  
5. 偏振片特性 q{4W@Um-  
t<8vgdD  
 偏振对比度：(要求至少50:1) kH;DAphk  
}~B@Z\`O  
)y~FeKh  
RLy2d'DS  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) q47
>RWMh%  
0%x"Va~"z  
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ub/Z'!  
6. 二维光栅结构的建模 d6(R-k#B  

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-4 *94<  
 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。 dUt$kB  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 c>SFttbU  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 WFr;z*  
<@F.qMl  
E&;[E  
[ADSGnw  
7. 偏振敏感光栅的分析 Uz4!O  

ON,sN  
 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。 ?"hrCEHV{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) ;+-@AYl  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 OBnf5*eJ  
8. 利用参数优化器进行优化 0f_+h %%=  

F.rNh`44  

Xmmb^2I  
 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[WsHq;T+9  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 <w,NMu"  
 在该案例种，提出两个不同的目标： VtTTvP3  
 #1:最佳的优化函数@193nm ul@swp
 
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 {th=MldJ?  
)a7nr<)aU  
9. 优化@193nm ?IN'Dc9&%-  
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f~8f`y  
 初始参数： B|f =hlY  
 光栅高度：80nm 3-=f@uH!  
 占空比：40% c 5%uiv]  
 参数范围： (yJY/|  
 光栅高度：50nm—150nm S^8C\ E  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L2sUh+'|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 gTM*td(~^  
K]{x0A  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 < NRnE8:  
 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。 k#g` n3L  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {p
y"Ob_  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 g7UZtpLTm  
&E?TR A# E  
10. 优化@193nm结果 &FpoMW  
R9&3QRW|  
 优化结果： mEZHrr J  
 光栅高度：124.2nm w-j^jU><3  
 占空比：31.6% im&Nkk4n@  
 Ex透过率：43.1% S
{Q2KD  
 偏振度：50.0 <G_71J`MLC  
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。 cr`NHl/XF  
'PqKb%B|  
 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。 <-h[
I&."  
 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。 D#k ~lEPub  
 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。 ;Tec)Fl  
*UZd!a)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5-RA<d#  
8yC/:_ML  
E)iX`Xq|0{  
 初始参数： b{Bef*`/  
 光栅高度：80nm pSl4^$2XR  
 占空比：40% ,@]*Xgt=  
 参数范围： i)!+`w*Y  
 光栅高度：50nm—150nm [OYSNAs*y  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0B]c`$"aD  
 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% ANRZQpnXQ  
bs_< UE  
 优化结果： 0<)Ep~!  
 光栅高度：101.8nm !DkIM}.  
 占空比：20.9% bcYGkvGbO  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） .3CQFbHF  
 偏振对比度：50.0 &U_T1-UR2  
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。 H-qbgd6&>R  
pM-mZ/?  
12. 结论 ~hb;kc3  
.^wBv 'Y  
 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) r@c!M|m@  
 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 A\})H  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Ww0dU_  
 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。 ) S-Fuq4i4