[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。 HC(o;,spO  
zN7Ou .  
1. 线栅偏振片的原理 GW!%DT  
P B"nf|pm  
2. 建模任务 2GJp`2(%dA  

dyuT-.2  
tq2TiXo%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 2>Sr04Pt  
 偏振元件的重要特性： >3)AO04
=;  
 偏振对比度 l8RKwECdPn  
 透射率 qaEWK0  
 效率一致性 G33'Cgo:,  
 线格结构的应用(金属) 8t1,_,2'  
_>i<`k  
3. 建模任务： SOQR(UT  
Z~HLa  
4. 建模任务：仿真参数 jn#Ok@tZ  
4L)Ox;6>  
偏振片#1: m
9Hdg^L  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 A&=`?4>  
 高透过率(最大化) <(B: "wI  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) KAm$^N5  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) H263<^   
偏振片#2: <77v8=as5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 lv\^@9r  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |n\(I$  
 光栅周期：100nm 2jH&@g$cl;  
 光栅材料：钨 $jL+15^N0+  
0A.9<&Lod  
5. 偏振片特性 e(Ub7
L#  
{y==8fCJ  
 偏振对比度：(要求至少50:1) _43 :1!os  
$d%NFc&  
&-4SA j  
JsbH'l  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +y|H#(wBP  
?8R  
LKI2R_|n  
#{suH7  
6. 二维光栅结构的建模 >y^zagC*  

L_ 2R3w  
cKH By  
 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。 _dynqF8*  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 4dUr8]BkG  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {^SHIL  
#;Z+X)  
r`!S*zK  
4@*`V  
7. 偏振敏感光栅的分析 XyytO;XM-  

L*Q#!_K0P  
 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。 e*jfxQ=qG  
 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) n%}Vd `c  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qjVhBu7A  
8. 利用参数优化器进行优化 &Un^ _M  

qlIbnyP<  

DF~{i{  
 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。 J-+p]xG  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 3M<T}>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： rdQ'#}Ix  
 #1:最佳的优化函数@193nm Vh;P,no#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 O7GJg;>?  
Nlfz'_0M  
9. 优化@193nm oEnCe  
CAV Q[r5y  
 初始参数： Fg-4u&Ik  
 光栅高度：80nm )6,Pmq~)  
 占空比：40% Zlf) dDn  
 参数范围： XoqmT/P  
 光栅高度：50nm—150nm ;c~
%:|  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6o^sQ(]  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 30nR2mB Kt  
vqnFyd  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 '*,P33h9<!  
 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。 TWAt
)Q"J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 GK-__Y.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 g$$j:U*-  
!xo; $4  
10. 优化@193nm结果 2%zJI"Ic  
Ve\=By-a|  
 优化结果： !$|h[ct  
 光栅高度：124.2nm [_,Gk]F=  
 占空比：31.6% 'Xw>?[BB  
 Ex透过率：43.1% (&t8.7O  
 偏振度：50.0 WjsE#9D!of  
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。 vaOCH*}h  
bP8O&R  
 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。 u*i[A\Y  
 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。 }m0hq+p^  
 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。 <>|/U`  
yQM<(;\O  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 
FeAMt  
lf%Ju$H   
K{#1O=Gi  
 初始参数： #:6gFfk0<  
 光栅高度：80nm i4 Vv6Sx1  
 占空比：40% /WX 0}mWu  
 参数范围： L-\o zp  
 光栅高度：50nm—150nm *)4`"D  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :k*3?*'K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% &XE eJ  
l9up?opq  
 优化结果： c!})%{U  
 光栅高度：101.8nm iYHCa }  
 占空比：20.9% KeiPo KhZi  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 'z.: e+Q_  
 偏振对比度：50.0 >UUT9:,plA  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ;$= GrR  
5? rR'0  
12. 结论 _YM]U`*  
^w*$qzESy  
 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) AJ`R2 $  
 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 }qhNz0*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) vx&jI$t8  
 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。 v%6mH6V