[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。 {h`uV/5@`  
\v)+.m?n  
1. 线栅偏振片的原理 8E]F$.6U  
Rr|VD@%  
2. 建模任务 cDH^\-z  

QGmn#]w\\  
fIv*T[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ck7uJI<x  
 偏振元件的重要特性： e'D&
8z_;  
 偏振对比度 PBkt~=j  
 透射率 5(HG|  
 效率一致性 GYUn6P  
 线格结构的应用(金属) !ff&W1@  
Czu\RXJR  
3. 建模任务： [RTs[3E^  
= 6\^%  
4. 建模任务：仿真参数 7g}w+p>  
(,Df^4%7  
偏振片#1: LOV)3{m  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 zu|\fP  
 高透过率(最大化) 3y8G?LL/[7  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) r#]WI|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) #';:2Nyq  
偏振片#2: YcK|.Mq':  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Sa;qW3dt3E  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 UH/\  
 光栅周期：100nm oj_3ZsO  
 光栅材料：钨 L<{i,'M  
yhA6i  
5. 偏振片特性 |R\>@Mg#B  
.
$)  
 偏振对比度：(要求至少50:1) a]tVd#  
#d2.\X}A"3  
R/>@+  
tr}Loq\y  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !6Mo]xh  
hJ~Uf5Q  
k4y'b  
H6 HVu |  
6. 二维光栅结构的建模 g:Xhw$x9  

Ur=(.%@  
RMWHN:9  
 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。 t+T4-1 3a  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 T&o(N3lW  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {w^+\]tC  
mg.kr:  
&/]Fc{]^$f  
G@jZ)2  
7. 偏振敏感光栅的分析 (uZ&V7l  

mahJSz(3  
 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。 Bj-:#P@  
 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) MC:@U~}6  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 
;{tj2m,  
8. 利用参数优化器进行优化 Ayw
;N  

FOy|F-j  

F Yz
i~L  
 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。 .-oxb,/  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3e;^/kf<9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： hD*SpVIU  
 #1:最佳的优化函数@193nm (~wqa 3  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 bU:EqW\(^  
p(`6hWx  
9. 优化@193nm 64G[|" j D  
eMY<uqdw  
 初始参数： 27O|).yKX  
 光栅高度：80nm r@t9Ci=}  
 占空比：40% f"SD/]q-  
 参数范围： %r}{hq4  
 光栅高度：50nm—150nm {NFr]LGOp  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) BB*f
4z$Y%  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 +&( Mgbna  
yt=3sq  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 J1I ;Jgql(  
 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。 !y:vLB#q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <[\`qX  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ,<tX%n`v=  
]X5 9  
10. 优化@193nm结果 _'>oXQJ  
X#TQ_T"  
 优化结果： 9- YwkK#z  
 光栅高度：124.2nm > BY&,4r  
 占空比：31.6% rrqR}}l  
 Ex透过率：43.1% }v*G_}^  
 偏振度：50.0 9~mh@Kgv  
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%C>E.Tq  
w2Jf^pR  
 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。 +*T7@1  
 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。 F6OpN"UM'  
 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。 ")dH,:#S  

Ax?y  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 luuX2Mx>o  
S=<}:#;u0  
;":zkb{  
 初始参数： O[s{ Gk'>  
 光栅高度：80nm PMh^(j[  
 占空比：40% ?NR A:t(}  
 参数范围： 8U>B~9:JO  
 光栅高度：50nm—150nm 5rRN-  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qY<'<T4\  
 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% v'qG26
  
i2YuOV!  
 优化结果： E4W -hq~  
 光栅高度：101.8nm SHb
tWq}T  
 占空比：20.9% Nq` C.&  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） u7[ykyV  
 偏振对比度：50.0 #PanfYR  
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。 KgOqbSJ  
-/cZeQDPb  
12. 结论 *x])Y~oQ  
Q`D~5ci  
 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) %K`% *D
  
 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 O<"}|nbmQ[  
(如Downhill-Simplex-algorithm) wsN?[=l{s  
 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。 Bck7\