[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。 Ol')7d&  
i#%a-I:
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1. 线栅偏振片的原理 tdF9NFMD  
4\&  
2. 建模任务 $) 5Bf3P0  

2nFy`|aA%  
fN "tA  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 cM_Fp  
 偏振元件的重要特性： Z.wA@ ~e  
 偏振对比度 &|<xqt  
 透射率 )){xlFA}  
 效率一致性 &VBd~4|p  
 线格结构的应用(金属) TFepxF  
{R^'=(YFy  
3. 建模任务： `PL[lP-<  
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4. 建模任务：仿真参数  pAu72O?  
EHlytG}@  
偏振片#1: 4{qB X?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @wq#>bm  
 高透过率(最大化) ?/JBt /b  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) w&BGJYI  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ^<0IB#dA  
偏振片#2: Y?#i{ixX6n  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6TH!vuQ1(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ba@=^Fa;  
 光栅周期：100nm k?VQi5M  
 光栅材料：钨 p[2GkP  
~B$b)`*  
5. 偏振片特性 Q!M)xNl/  
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 偏振对比度：(要求至少50:1) gq5qRi`q  
LihjGkj\g  
(XH2Sy  
WjMS5^ _  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) uvA(Rn  
s~},y]YV  
'xFYUU]#T^  
.~}z4r  
6. 二维光栅结构的建模 %TrF0{NR90  

s{/qS3=  
,kgF2K!  
 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。 yW.COWL=)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5A&y]5-Q`  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5% nt0dc  
Q;nAPS  
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7. 偏振敏感光栅的分析
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2@vj!U8  
 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。 ;TZGC).6  
 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) !ax;5@J  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 v&3O&y/1v  
8. 利用参数优化器进行优化 ,f: jioY  

J -Qh/d%]  

qvt-  
 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。 LEh)g[  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #Nte^
E4  
 在该案例种，提出两个不同的目标： nj\_lL+  
 #1:最佳的优化函数@193nm %B EC] h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 7SI)1_%G  
a%hGZCI  
9. 优化@193nm
6kvV  
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 初始参数： ~"ONA
X  
 光栅高度：80nm oVZ4bRl   
 占空比：40% T{*^_  
 参数范围： L)-*,$#<oW  
 光栅高度：50nm—150nm W81o"TR|pt  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J"[3~&em  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w1B<0'#  
jeDlH6X'  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 # bX~=`  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 %OI4a5V*l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2 X<nn  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6b:DJ  
MWq$AK]  
10. 优化@193nm结果 ]Sta]}VQ  
N4[E~-  
 优化结果： Um ;kd&#x  
 光栅高度：124.2nm GhnE>d;i  
 占空比：31.6% 8wiA  
 Ex透过率：43.1% KCXwn  
 偏振度：50.0 0&`}EXe<f  
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。 *d l"wH&  
5fHYc0  
 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。 Zd>ZY,-5  
 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。 `F,zenk=  
 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。 rrQ0qg  
`I>], J/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \ j]~>9  
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'P/taEi=R  
 初始参数： (G5T%[/U  
 光栅高度：80nm Y}/jR6hK  
 占空比：40% yv${M u  
 参数范围： \r]('x3S  
 光栅高度：50nm—150nm q<}PM  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) TczXHT}G  
 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% '?R=
P  
uAb 03Q  
 优化结果： (^S5Sc=  
 光栅高度：101.8nm b@-)Fy4d2  
 占空比：20.9% #5
d8?n  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $Z7:#cZ Y  
 偏振对比度：50.0 --/-D5  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 m9g^ -X  
/$OIlu  
12. 结论 ^%zNa6BL  
L`[F~$|  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) a
a=b<Cd  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式，用以改善提高光学元件的性能 Ij$)RSPtH  
(如Downhill-Simplex-algorithm) l-=e62I{=|  
 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。 LO>8 j: