[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。 j|TcmZGO  
fi^I1*S  
1. 线栅偏振片的原理 >{p&_u.r-  
B>*zQb2:  
2. 建模任务 bO>q`%&  

:2iNw>z1  
A(2_hl-  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >Lx,<sE  
 偏振元件的重要特性： #'fh'$5"  
 偏振对比度 VliX'.-  
 透射率 R7}=k)U?d@  
 效率一致性 Yb\t0:_  
 线格结构的应用(金属) oa$-o/DhB  
5A oKlJrY  
3. 建模任务： O*xC}$OOn  
A}pmr  
4. 建模任务：仿真参数 t+7h(?8L  
\fIGMoy!  
偏振片#1: _^;+_6&[  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 e\%+~GUTC=  
 高透过率(最大化) 8+K=3=05#U  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9W88_rE'e}  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) /~[+'  
偏振片#2: lx$]f)%~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 nXPl\|pXt  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ZDuP|" ^  
 光栅周期：100nm ~sj'GEhEg  
 光栅材料：钨 %Z9&zmO  
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F\&M`G  
5. 偏振片特性 a,g3/  
&HBqweI  
 偏振对比度：(要求至少50:1) IZ+kw.6e  
n "?It  
P"d7Af  
q-kMqnQ  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) gv)F`uRWA  
U$jw8I'.  
/orpQUHA  
qNb|6/DG  
6. 二维光栅结构的建模 \ldjW
c<S  

WeyH;P=  
D+edTAQ8
 
 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。 8axz`2`  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 -(*<2Hy4  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ${I$@qq83  
7OuzQzhcK  
&D@/_m $  
GP=i6I6C  
7. 偏振敏感光栅的分析 l{q$[/J~)  

dQP7CP  
 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。 M]9oSi  
 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) s}"5uDfn1F  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ;VM',40  
8. 利用参数优化器进行优化 5'iJN$7  

wkNf[>jX?  

i T* !3  
 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。 =2+';Xk\  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 5A|4  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 4cZig\mE;  
 #1:最佳的优化函数@193nm WZ}je!82  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 }{FKs!(4  
CbPCj.MH  
9. 优化@193nm ]MI>"hn  
Twqkd8[  
 初始参数： Bfh[C]yy  
 光栅高度：80nm p#-ov-znp  
 占空比：40% C\.mv|aW~  
 参数范围： iMgfF_r  
 光栅高度：50nm—150nm [HEqMBX=;  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Xxl>,QUA  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 6@0 wKV!D  
DGfhS`
X  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 JtB"Dh  
 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。 CR*9-Y93  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 #$\cRLPg  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 ?gZJ v  
5<0d2bK$  
10. 优化@193nm结果 lo}[o0X  
!: e0cV  
 优化结果： 44s K2  
 光栅高度：124.2nm iQ[0d.(A  
 占空比：31.6% TWv${m zE  
 Ex透过率：43.1% n])-+[F  
 偏振度：50.0 sOyWsXd+R'  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 B@ab[dm280  
re.%$D@  
 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。 TmN}TMhZ  
 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。 WZ.d"EE"  
 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?l1Gj  
WA);Z=  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 9&'I?D&8  
*q5'~)W<  
!*46@sb:  
 初始参数： Q:iW k6  
 光栅高度：80nm ?nm:e.S+?  
 占空比：40% id^U%4J  
 参数范围： ?$O5w*  
 光栅高度：50nm—150nm X
^3 0a*sj  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3t(8uG<rL  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% 5io7!%  
0Sz&Oguv  
 优化结果： gbc^Lb  
 光栅高度：101.8nm ?FRR";  
 占空比：20.9% ;qI5GQ {  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） &}Y_EHj}  
 偏振对比度：50.0 7R\!'`]\M  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 1SBc:!2  
9Ao0$|@b  
12. 结论 -`e=u<Y9@  
`92 D]^g  
 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) B0c}5V  
 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 Ow\9vf6H  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7YRDQjg  
 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。 mRCgKW<