[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。 *.]M1  
8Vb.%f&I  
1. 线栅偏振片的原理 Q(\U'|%J  
Rg!Fu  
2. 建模任务 tuF hPqe {  

8~>5k  
5_MqpCL  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 b=Y:`&o=[  
 偏振元件的重要特性： r-
];
@  
 偏振对比度 TsB"<6@!AA  
 透射率 W%xg;uzp  
 效率一致性 6eNo}Tos9  
 线格结构的应用(金属) ,@1.&!F4it  
~
;*SW[4  
3. 建模任务： 0*F{=X~L  
feH|sz`e  
4. 建模任务：仿真参数 boJ  
)d\u_m W^  
偏振片#1: DFKumw>!  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 g5 J[ut  
 高透过率(最大化) ,r-l^I3<  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ymxYE#q  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) "#a_--"k9  
偏振片#2: ^/<0r]=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eXqS9`zKr  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 cCoa3U/  
 光栅周期：100nm n
K"XyZ&  
 光栅材料：钨 Gs%
cod  
v&NC` dVR  
5. 偏振片特性 5ZRO{rf  
&GC`4!H  
 偏振对比度：(要求至少50:1) J4-64t nZ  
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A.**  
0?tn.<'B8T  
J4I
x\r_  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *P#okwp  
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%)Pn<! L  
'ow`ej  
6. 二维光栅结构的建模 8%dE$smH  

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wIv_Z^%V  
 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。 8e`'Ox_5a  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 dsx'l0q 'i  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 UKBVCAK  
lm?1 K:+[  
F3aOKV^  
+$hqwNh@Z@  
7. 偏振敏感光栅的分析 E0miX)AG  

fI5]ed eS  
 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。 vakAl;  
 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) ]pZxbs&Vb  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 D{]t50a.  
8. 利用参数优化器进行优化  Fo=hL  

vgc#IEx@  

Kd?TIeFE  
 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。 c
K;,=\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 oA^aT:o +  
 在该案例种，提出两个不同的目标： r+}5;fQJ  
 #1:最佳的优化函数@193nm x*G-?Xza)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 eVobs2s  
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9. 优化@193nm `h>a2  
hP=^JH  
 初始参数： w"Q6'/P  
 光栅高度：80nm D;pfogK @  
 占空比：40% ^^u{W|'CaH  
 参数范围： -'j_JJ  
 光栅高度：50nm—150nm :N\j@yJK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) woctnT%"Q/  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a@E+/9  
2VrO8q(  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 x
Q[~ c1  
 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。 H
h_Yd)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 }
klET   
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 i@=0fHiZQ  
y"Fp4$qb  
10. 优化@193nm结果 i'GBj,:  
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 优化结果： 1Na*7|  
 光栅高度：124.2nm Y:GSjq  
 占空比：31.6% )ZU)$dJ>V  
 Ex透过率：43.1% v99gI%TA'  
 偏振度：50.0 aZ[ aZU  
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。 N$8do?  
0b)^#+  
 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。 8JO
fx  
 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。 =J2\"6BnzA  
 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。 :L~{Q>o  
b51{sL  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 mVJW"*}8  
O5:?nD  
[0M2`x4`  
 初始参数： 3#{{+5G  
 光栅高度：80nm cs'ylGH  
 占空比：40% ' }G!D  
 参数范围： 8VbHZ9Q  
 光栅高度：50nm—150nm t7A '  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^tWt"GgC  
 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% !1i(6?~#4  
f.V
1  
 优化结果： ~i`@  
 光栅高度：101.8nm I)wjTTM5  
 占空比：20.9% Kd2?9gaw  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） oV4+w_rrLc  
 偏振对比度：50.0 OYcf+p"<\  
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。 Y^zL}@  
ya!RiHj  
12. 结论
Dj=OUo[[d  
bjgf8427I  
 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) TTg>g~t`  
 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 6kW<i,A -  
(如Downhill-Simplex-algorithm) b`x7%?Qn  
 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。 .'3&!#3