[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 E-x(5^b"  
e\89;)  
1. 线栅偏振片的原理 eg3{sDv,  
#E#70vWp\O  
2. 建模任务 U5klVl  

\rpu=*gt  

l$FHL2?Cp  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 A1|:$tED+2  
 偏振元件的重要特性： * .e^s3q$  
 偏振对比度 Y/ `
fPgE  
 透射率 CB~&!MdMr  
 效率一致性 qAm%h\  
 线格结构的应用(金属) PtHT>  
hi37p1t   
3. 建模任务： 0iYe>u  
'j.{o  
4. 建模任务：仿真参数 =Ru
i  
u@o3p*bQ  
偏振片#1: ?0.+DB $  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 MG~^>  
 高透过率(最大化) +h =lAHn&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) |h#mv~cF  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) y]/{W}D  
偏振片#2: QKVZ![Y!s  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6)TFb,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Nk7Q  
 光栅周期：100nm a`T{5*@  
 光栅材料：钨 tDi<n}  
39OZZaWL  
5. 偏振片特性 NE(6`Wq`  
#i~.wQ$1  
 偏振对比度：(要求至少50:1) x>t:&Y M  
U $+rlw}  

nI6`/  
'Ct+0X:D  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5!AzEB  
Bdq/Ohw|!  
?-(E$ll  
>iq^Ts  
6. 二维光栅结构的建模 W nVX)o  

4b4nFRnH  
ZJ!/49c*>  
 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。 GE"#.J4z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Q i
?   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 8(BLS{-"<  
\ Xuu|]  
e'u9 SpJ  
D[U5SS!)  
7. 偏振敏感光栅的分析 9m<>G3Jr  

/9[nogP  
 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。 ecr pv+  
 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) [u~#F,_ow  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 B=9|g1e  
8. 利用参数优化器进行优化 [/#;u*n  

w
KwireOs  

YncY_Hu  
 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。 b-ZvEDCR  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 }4+S_b  
 在该案例种，提出两个不同的目标： R,tR{| 8  
 #1:最佳的优化函数@193nm x3)qK6,\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 u+S
*D\p<`  
f4uK_{  
9. 优化@193nm (zUERw\aX  
\p.ku%{  
 初始参数： GCc@ :*4[  
 光栅高度：80nm QarA.Ne~  
 占空比：40% "Sl";.  
 参数范围： JgEpqA12  
 光栅高度：50nm—150nm L7 qim.J  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _t3n<  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 >?I[dYzut  
=`g+3 O;<  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 {ImZ><xe/  
 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。 DN!:Rm uc  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *y7^4I-J  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 N-;e" g  
J,k9?nkY /  
10. 优化@193nm结果 a&|aK+^8;  
v dyu=*Y  
 优化结果： ]*Zg(YA
 
 光栅高度：124.2nm p ^T0(\1  
 占空比：31.6% 1[/X$DyaK  
 Ex透过率：43.1% 5G=2=E  
 偏振度：50.0 FjVC&+
c  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 lY0^Z  
eZT923tD  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 d:Wh0y}  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 f0}+8JW5h  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 <
[kdF")  
7>v1w:cC]  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 PWx2<t<;9  
L<*wzl2Go  
 h9RG?r1  
 初始参数： jbGP`b1_  
 光栅高度：80nm o|(-0mWBQA  
 占空比：40% &.;tdT7  
 参数范围： /N]?>[<NW  
 光栅高度：50nm—150nm O$LvHv!  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UVA|(:  
 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% yiiYq(\{  
p'ukV(B  
 优化结果： C]p3,G,oN  
 光栅高度：101.8nm +h
qsIx  
 占空比：20.9% rx CSs  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） rhsSV3iM  
 偏振对比度：50.0 St^s"A  
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。 a3sXl+$D@  
d7qHUx'=z  
12. 结论 Y }aa6  
0sLR5A  
 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) wZ5+ H%x  
 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 #B_ ``XV  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =i4Ds  
 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。 1nye.i~