[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） y|q3Wa  
:Lug7bUVD  
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。 Fr$5RAyg  
pO.2<  
1. 线栅偏振片的原理 O,A{3DAe0  
27< Enq]  
2. 建模任务 Jdp3nzM^^@  

zNuJjL  
=6#Eh=7N  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 K}
U-w:{  
 偏振元件的重要特性： f>Jr|#k  
 偏振对比度 UOmY-\ &c  
 透射率 zZC9\V}R  
 效率一致性 ivz5H(b  
 线格结构的应用(金属) 9?3&?i2-  
/Qk4  
3. 建模任务： .eP.&  
:$9tF>  
4. 建模任务：仿真参数 'oC) NpnH  
wIBO ^w\
J  
偏振片#1: wuJ4kW$  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 
U~l$\c  
 高透过率(最大化) [R7Y}k:9U  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) RlDn0s  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .%C|+#
&d  
偏振片#2: xpx\=iAe  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;l-!)0U  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 G<^{&E+=  
 光栅周期：100nm D+7Rz_=  
 光栅材料：钨 `%Al>u5  
9lDhIqx0~  
5. 偏振片特性 ?#YE`]  
3gj+%%!G\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) g^ i&gNDx  
+V^;.P</  
h.s+)fl\  
t\j*}# S  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VD]zz ^  
9Ly]DZ;L  
Q7COQ2~K   
l/ ;  
6. 二维光栅结构的建模 fn6J*[`  

\qK&q  
yw3$2EW  
 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。 .JiziFJ@mj  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ; XN{x  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 R= o2K  
;H.^i|_/  
5=?\1`e1[  
YNj`W
1  
7. 偏振敏感光栅的分析 u4%Pca9(=  

Hi`//y*92H  
 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。 #7YY<) xt}  
 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) tWa)_y  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 xDo
C(  
8. 利用参数优化器进行优化 x&T[*i  

Q=20IQp  

'B0{_RaTb  
 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。 -JjM y X  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 q,eVjtF  
 在该案例种，提出两个不同的目标：
1.9}_4!  
 #1:最佳的优化函数@193nm K8.!_ c  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6s/&BR  
qF-@V25P  
9. 优化@193nm X;c'[q  
^ tg<K  
 初始参数： p\ZNy\N^  
 光栅高度：80nm z(^]J`+\  
 占空比：40% j*jo@N|  
 参数范围： ,lA  s
 
 光栅高度：50nm—150nm Fv<F}h?6  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bPt!
yI:  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g:dH~>  
NI [ pp`  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 }m;,Q9:+m^  
 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。 T7u%^xm  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 t+iHQfuP9A  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 >P@H#=  
TS9|a{j3!  
10. 优化@193nm结果 =i*;VFc  
$$5aUI:$~$  
 优化结果： LS*y  
 光栅高度：124.2nm (l-ab2'  
 占空比：31.6% K[r^'P5m  
 Ex透过率：43.1% }h!f eP  
 偏振度：50.0 s`'{I8'p/  
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。 CtAwBQO  
h+&OQ%e=8  
 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)3PN6  
 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。 5r8<7g:>C  
 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。 D9 |n)f  
\GZM&Zd  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 K&70{r  
^ ALly2
  
A}N?/{y)G  
 初始参数： Y>G@0r BG  
 光栅高度：80nm \$e)*9)  
 占空比：40% ]? g@jRs  
 参数范围： z>Hgkp8D"  
 光栅高度：50nm—150nm iIa'2+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .=;3d~.]  
 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% f@DYN!Z_m  
8b-Q F  
 优化结果： sy"^?th}b  
 光栅高度：101.8nm G]i/nB  
 占空比：20.9% FUjl8b-|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） aV?@s4  
 偏振对比度：50.0 4?7W+/~<&  
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。 dA0.v+Foz"  
\LppYXz  
12. 结论 |>htvDL  
27"%"P.1  
 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) e<h~o!za  
 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 -[!P!d=  
(如Downhill-Simplex-algorithm) O8u j`G 9  
 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。 gy0haW