[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。 xtpD/,2  
7; TS  
1. 线栅偏振片的原理 xdYjl.f  
>8t(qM-~:  
2. 建模任务 RZOk.~[v  

d>@{!c-  
e Yyl=YW  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 `"GD'Oa  
 偏振元件的重要特性： }9Y='+.%^  
 偏振对比度 rvw1'y  
 透射率 3i>$g3G  
 效率一致性 [<wy@W  
 线格结构的应用(金属) js;IUSj.  
0<nKB}9  
3. 建模任务： d`({
z]W;  
=\CbX  
4. 建模任务：仿真参数 wKk  
h=`rZC  
偏振片#1: [0/?(i|  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )I1LBv
fQ  
 高透过率(最大化) o|^0DYb  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 86R}G/>>e  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) jG)>{D  
偏振片#2: J)'6 z  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 xs.[]>nQN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 i;/qJKr&#  
 光栅周期：100nm N#T MU  
 光栅材料：钨 9 *]Z  
>f`}CLsY  
5. 偏振片特性 8Yb/ c*  
H{yPi7 P  
 偏振对比度：(要求至少50:1) |7|mnOBdDf  
27u$VHwb  
7-^df0  
2"BlV*\lS  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <9@VY  
.rxc"fR4_  
jLb3{}0  
yMo@ka=v  
6. 二维光栅结构的建模 fF-V=Zf5  

)h+JX8K)l  
@M,KA {e  
 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。 )}?dYk  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 SG43}  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 U$Ew,v<  
ORfA]I-u  
r9*{)"  
{qOSs,+=L  
7. 偏振敏感光栅的分析 ZQ~?  

9F,jvCM63  
 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。 }
$$b6G  
 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) d^lA52X6P  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K"g[%O<  
8. 利用参数优化器进行优化 =#y&xWxL  

|/p^e  

rbP.N ?YU%  
 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。 (TnYUyFP`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "QiUuD=  
 在该案例种，提出两个不同的目标： f5sk,Z  
 #1:最佳的优化函数@193nm sM?DNE^BvW  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 r@ejU'uz  
P!]DV$
o  
9. 优化@193nm kV(?u_ R  
jkD5Z`D  
 初始参数： iqOd]H]v  
 光栅高度：80nm Ge97e/CY  
 占空比：40% aZBaIl6I  
 参数范围： [2&Fnmjk}X  
 光栅高度：50nm—150nm .6/[X`*  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =x[`W9.D  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ryPz?Aw(4  
<Ft.{aNq$c  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -MOf[f^  
 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。 aEL6-['(  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ueqR@i  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 P@*whjPmo  
vWj|[| <rX  
10. 优化@193nm结果 QTP1u  
!{ )H  
 优化结果： X59~)rH,  
 光栅高度：124.2nm w
>m/c1  
 占空比：31.6% H"n"Q:Yp  
 Ex透过率：43.1% A4SM@r
y  
 偏振度：50.0 Yoaz|7LS  
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。 hd^?svID  
.c BJA&/  
 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。 lYJ]W[!  
 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%< 0pi  
 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。 LiN{^g^fx  
^WUF3Q**OU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Bj\0RmVa1  
<k^h&1J#g  
J6f;dF^  
 初始参数： #_Tceq5  
 光栅高度：80nm uK t>6DN.  
 占空比：40% D5U\~'{L  
 参数范围： 2^Y1S?g
.  
 光栅高度：50nm—150nm ?BLd~L+  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r$0"Y-a  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% -i 6<kF-W  
~+4OG 0  
 优化结果： Y&+<'FA  
 光栅高度：101.8nm O":x$>'t  
 占空比：20.9% lN^L#m*@  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） W\X51DrEx  
 偏振对比度：50.0 9ft7  
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。 w3B*%x)  
%>pglI  
12. 结论 pU}>}  
kgYa0 e5  
 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) Grkj@Q*  
 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 A;{8\e  
(如Downhill-Simplex-algorithm) yyBfLPXZ  
 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。 Imi_}NB+