[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） NN'<-0~  
Kj 8 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。 l)s+"C#  
u_8 22Z  
1. 线栅偏振片的原理 {;DZ@2|  
:,,y63-f4  
2. 建模任务 jt--w"|-r  

%Qz`SO8x?  
EIQy?ig86  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Y{|yB  
 偏振元件的重要特性： |l(lrJ{  
 偏振对比度 h_yR$H&tX  
 透射率 {fv8S;|u  
 效率一致性 (Nb1R"J`  
 线格结构的应用(金属) b.*4RL  
E}/|Lja  
3. 建模任务： 'LLx$y.Ei[  
86F+N_>Z  
4. 建模任务：仿真参数 jgw'MpQm{  
c[lob{,  
偏振片#1: em!R9J.  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Sr 4 7u{n  
 高透过率(最大化) bnu0*Zg>  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) (1j$*?iGA  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) NOp=/  
偏振片#2: (kyo?3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 `Kw8rG\]:  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t>@3
RBEK  
 光栅周期：100nm Y'0?<_ fj  
 光栅材料：钨 3#9r4;&  
Bl\kU8O-  
5. 偏振片特性 aB6LAb2z;T  
*"{Z?< 3  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W?J[K;<  
C,vc aC?  
N:jiZ)  
.r%|RWs6W  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) >1pH 91c'  
oe|<xWu  
g4SYG)'R+  
Y6?mY!  
6. 二维光栅结构的建模 [HiTR!o*  

ixHZX<6zYT  
'=G Ce%A  
 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。 gJ8 c]2c  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 LNxE-Dp  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^_h
7!=W  
Zi
@+T  

NV(4wlh)y  
~2DV{dyj  
7. 偏振敏感光栅的分析 Q<-%jBP  

y&=19A#  
 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。 8Pr7aT:,  
 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) l%U_iqL&  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (My$@l973  
8. 利用参数优化器进行优化 yP9wYF^A\  

EQOP?>mWx!  

)^>XZ*eK  
 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。 4|41^B5Y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 :tqm2t  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ^zPEAXm  
 #1:最佳的优化函数@193nm ?r E]s!K  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 c^bk:=uj  
5~%,u2  
9. 优化@193nm zMr!WoW  
KW7?: x  
 初始参数： b hr E  
 光栅高度：80nm ytV)!xe  
 占空比：40% QUZQY`'@  
 参数范围： S O:V|Tfj  
 光栅高度：50nm—150nm eG
Sp(o56  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zvb}p  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 j5h 6u,^:  
69j~?w)^  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 3JZWhxkf[$  
 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。 Xz.Y-5)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }wOpPN[4  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 pz35trW  
Ag4Ga?&8ec  
10. 优化@193nm结果 .F$|j1y  
hN_f h J  
 优化结果： L
}jF#*Q%  
 光栅高度：124.2nm 1S(\2{Ylo  
 占空比：31.6% H1%[\X?=  
 Ex透过率：43.1% uQu/(5  
 偏振度：50.0 l
HKf#|  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 :EmQ_?(^  
Ph#F<e(9  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 MYhx'[4[3  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ImV]}M~_  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 K%(XgXb(</  
m&`(pf4A  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 RE>ks[  
V@_-H gg  
7*>S;$
 
 初始参数： `k
Ni*I^  
 光栅高度：80nm a\{1UD
 
 占空比：40% I& M36f  
 参数范围： phgexAq  
 光栅高度：50nm—150nm M.)}e7  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pFJQ7Jlx  
 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% <wt$Gglk  
_}e7L7B7g  
 优化结果： )Ab6!"'  
 光栅高度：101.8nm 9:%n=URd  
 占空比：20.9% zRV!(Y
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） Y8%0;!T  
 偏振对比度：50.0 i>Fvmw  
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。 a;"Uz|rz  
Oz&+{ c  
12. 结论 ;Rhb@]X  
^KkRF":  
 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) a(@p0YpKT  
 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 Zn@W7c,_I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) !.3R~0b  
 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。 SLtSqG7~