[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） q*DR~Ov  
)#ic"UtR  
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。 U~Ni2|}\C9  
[+{ ot   
1. 线栅偏振片的原理 bT[Q:#GL  
;TmwIZ  
2. 建模任务 'QeqWn  

YH':cze  
4mshB  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 feNr!/  
 偏振元件的重要特性： QV{Nq=%]  
 偏振对比度 b44H2A.  
 透射率 o"Ef>5N  
 效率一致性 Lrq+0dI 65  
 线格结构的应用(金属) 8k_,Hni  
4DuZF -y  
3. 建模任务： "kP.Kx!  
jJ55Az?t:  
4. 建模任务：仿真参数 &`@,mUi{Ac  
E'XFn'  
偏振片#1: ]P(Eo|)
m  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 deHBY4@  
 高透过率(最大化) ^Xa-)Pu  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) hH"3Y}U@  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) w$Dp m.0(  
偏振片#2: ,:>>04O  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gjo\gP@  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5U1@wfKE3>  
 光栅周期：100nm ]d$)G4X1  
 光栅材料：钨 YLPiK  
akd~Z  
5. 偏振片特性 v{JCEb&wN  
ucoBeNsHx  
 偏振对比度：(要求至少50:1) U?#6I-  
*ZN"+wf\  
Aba6/  
"ajZ&{Z  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #\`6ZHW  
Yv"uIj+']  
Lb2Bu>  
Z]9 )1&  
6. 二维光栅结构的建模 -|f9~(t  

tp5]n`3rD  
(6 0,0|s  
 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。 OEB_LI'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 %}j/G l5  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 i]Kq  
 sGdt)  
LgBs<2  
HO' ELiZ_q  
7. 偏振敏感光栅的分析 s?0r\cc|:  

%eD&2$q*  
 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。 ge[\%  
 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) kx'6FkZPIr  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &p=~=&g=  
8. 利用参数优化器进行优化 c:=Z<0S;  

PicO3m  

q/4PX  
 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。 g@nE7H1V  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 W9eR3q  
 在该案例种，提出两个不同的目标： T( ;BEyc?  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4{fi=BA   
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 &=02.E@  
H2k>E}`  
9. 优化@193nm J3q}DDnEo  
tM@TT@.t~  
 初始参数： 2H]&3kM3X  
 光栅高度：80nm C}+(L3Z  
 占空比：40% Dhef|E<  
 参数范围： `0.5aa  
 光栅高度：50nm—150nm A;2?!i#f  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }]g>PY  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }r,k*I'K  
{BKI8vy  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 i(U*<1y  
 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。 JNMZn/  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 +j`*?pPD(.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 D, 3x:nK  
C/]0jAAE7  
10. 优化@193nm结果 -Tz/ZOJ  
B3I< $  
 优化结果： `D?vmSQ  
 光栅高度：124.2nm Qz/=+A/4  
 占空比：31.6% \ u5%+GA-:  
 Ex透过率：43.1% '9^x"U9c  
 偏振度：50.0 ri
\r%x  
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。 OFDPtJwV  
Y|1kE;  
 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。 sq :ff  
 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。 S{ *RF)  
 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。 \idg[&}l}  
E@[`y:P  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 meIY00  
{)k}dr  
O<o_MZN  
 初始参数： wcV~z:&^5  
 光栅高度：80nm 1[B?nk  
 占空比：40% *K0CUir|  
 参数范围： WH'[~O  
 光栅高度：50nm—150nm fv`%w  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >eJk)q
M  
 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% O{%y `|m  
4}?Yp e-  
 优化结果： "CLd_H*)c  
 光栅高度：101.8nm +gT?{;3[i  
 占空比：20.9% 9Y-s],2V  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 5GpRN  
 偏振对比度：50.0 (^057  
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。 b]*9![_  
T_I"Tsv  
12. 结论 _>&zhw2  
2&5"m;<  
 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) %]  
 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 6AzH'HF  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Ym0Xl(Se  
 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。 a"hlPJlG