[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） }v:jncp  
l<0}l^C.  
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。 lKZB?Kk^w\  
YQJ==C1  
1. 线栅偏振片的原理 ABE@n%|`  
;2'q_Btk4  
2. 建模任务 )9l^O  

B(xN Gs  
$`R6=\|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 J]f3CU,<N  
 偏振元件的重要特性： ;bHV  
 偏振对比度 {:@tQdM:i8  
 透射率 ^P151*=D  
 效率一致性 Z87_#
5  
 线格结构的应用(金属) *HEuorl  
#Zrlp.M4  
3. 建模任务： [kE."#  
fd-q3_f  
4. 建模任务：仿真参数 {43>m)8+  
GFr|E
8  
偏振片#1: S26MDLk`R3  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 s(X;Eha  
 高透过率(最大化) g1t0l%_7^  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) UG=K|OXWJ  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ME'|saP  
偏振片#2: o sKKt?^?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Xy5e5K  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 g8PTGz  
 光栅周期：100nm cM&{+el  
 光栅材料：钨 BcI|:qv|  
KtNY_&xd  
5. 偏振片特性 rRFhGQq1m  
%2v4<icvq  
 偏振对比度：(要求至少50:1) LD!Q8"  
0jEL<TgC  
)ZN|t?|  
l+V>]?j  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 7hsGua  
:0h_K  
*QH28%^  
K'GBMnjD  
6. 二维光栅结构的建模 w K}T`*k  

rS;Dmm  
x&0vKo;  
 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。 P-9<YN  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 RsYU59_Y  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %f]:I  
6Oy$gW)  
Mxv;k%l|E|  
AJ=qna  
7. 偏振敏感光栅的分析 soQ1X@"0  

/FRm2m83  
 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。 k?,1x
~  
 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) ga`3 (  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :\|SQKD  
8. 利用参数优化器进行优化 xoN3  

ml+; Rmvb  

RNe^; B  
 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。 6ZP"p<xX  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 \ZkA>oO".  
 在该案例种，提出两个不同的目标： BBev<  
 #1:最佳的优化函数@193nm _WRFsDZ'  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 5rU[Tir  
r4SXE\ G  
9. 优化@193nm X<I+&Zi  
Y/*mUS[oa  
 初始参数： %4gg@
Z9  
 光栅高度：80nm 2I,^YWR  
 占空比：40% Hhcpp7cr'  
 参数范围： 32`{7a3!=  
 光栅高度：50nm—150nm ]jo1{IcI  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uo@n(>}EL  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7Mg=b%IYs  
N$U$5;r~`  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]d! UJ&<?  
 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。 ;5659!;  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >LOjV0K/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $}!p+$  
=\H!GT  
10. 优化@193nm结果 mjW8Q\D  
{?:X8&Sf  
 优化结果： `)T13Xv  
 光栅高度：124.2nm rustMs2p  
 占空比：31.6% zem8G2#c  
 Ex透过率：43.1% ewctkI$,5  
 偏振度：50.0 xdp`<POn%  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 K/IWH[  
Brf5dT49  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 RO 4Z?tz  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 MkfBuW;)  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 l1BtI_7p  
[XEkz#{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~?dNd  
>7jbgHB  
TJK[ev};S  
 初始参数： n\*!CXc  
 光栅高度：80nm a
u: fw  
 占空比：40% 3G}x;Cp\D  
 参数范围： u)}$~E>  
 光栅高度：50nm—150nm (k5We!4[1  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L^@'q6*}  
 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% dfKF%27  
\Q0[?k  
 优化结果： n<O}hM ZT  
 光栅高度：101.8nm J^SdH&%Z  
 占空比：20.9% p<2L.\6"  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） itBwCIjG  
 偏振对比度：50.0 hT`J1nNt  
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。 Xg|B \\  
WrQDX3  
12. 结论 HK,cJahq  
[>8}J"  
 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) BJ$9vbhZN  
 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 <D<4BnZ(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P
g,b-W?n*  
 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。 KL1/^1