[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。  K)P].htw  
c:u2a/Q?  
1. 线栅偏振片的原理 NOQSLT=  
jmr1e).];  
2. 建模任务 S]<%^W'  

1#V&'A  
|bX{MF  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 t@cImmh\T  
 偏振元件的重要特性： '/GZ/$a_l  
 偏振对比度 gE$@:j  
 透射率 ?{(Jy
*  
 效率一致性 =SK{|fBB  
 线格结构的应用(金属) 4mci@1K#^  
(i@B+c  
3. 建模任务： Ey]P >J  
qlg?'l$03)  
4. 建模任务：仿真参数 %Hpz^<`  
8C4v  
偏振片#1: pKhV<MFB  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Rf#t|
MW*#  
 高透过率(最大化) X+'B*K$  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) yL"pzD`[H  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 2X`5YN;  
偏振片#2: $@eFSA5k,7  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 *GC9o/  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~
IS3i'bh  
 光栅周期：100nm ]GmXZi  
 光栅材料：钨 QvDD   
X0BBJ(e  
5. 偏振片特性 *:,y`!F=y  
i3<ZFR  
 偏振对比度：(要求至少50:1) (I ~r~5^  
"a]Ff&T-  
!A#(bC  
P7y.:%DGD0  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) *v0}S5^/"  
o(3`-ucD`  
*K=Yrisz  
`t Zw(Z=h  
6. 二维光栅结构的建模 #2Z\K>L  

?gl[=NV  
S1E=EVG  
 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。 V38v2LI  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 DtOL=m]s  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vF.Ml  
XFrgnnt  
)/4U]c{-  
$v~I n  
7. 偏振敏感光栅的分析 %z5P%F'5   

~/1
eF7  
 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。 BV512+M  
 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) 5 $: q  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 z]0UW\S/  
8. 利用参数优化器进行优化 A"no!AN  

Qhsk09K_=4  

BZs?tbf  
 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@(r  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 #NR9\  
 在该案例种，提出两个不同的目标： `ILO]+`5  
 #1:最佳的优化函数@193nm \ 0aa0=  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 YMIX|bj6Y  
|c3Yh,Sv  
9. 优化@193nm [y1 x`WOk9  
vGI?X#w3  
 初始参数： Ilv
_.  
 光栅高度：80nm <s(<ax30  
 占空比：40% V;>u()
 
 参数范围： 8VLD yX2-  
 光栅高度：50nm—150nm [;8vO=Z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @Yy']!Ju  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  4xnM7t\  
<o.?T*Q9  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 d}_%xkC  
 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。 ?j-;;NNf  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 G,JK$j>*l  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 J<=k [Q  
_.G p}0a  
10. 优化@193nm结果 IiRII)  
v %GcNjZk5  
 优化结果： n> O3p ~  
 光栅高度：124.2nm /;\{zA$uC=  
 占空比：31.6% Oa#m}b  
 Ex透过率：43.1% d vTsbs/6  
 偏振度：50.0 n;,>Fv  
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。 M}*#{UV2  
Ri&?uCCM  
 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。 ^VAvQ(b!:i  
 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。 -|&5aH]  
 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。 %9P)Okq  
sPUn"7  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 )3RbD#?  
-+w^"RBV  
SB\T iH/  
 初始参数： )Y:9sd8g7  
 光栅高度：80nm PDH00(#;+  
 占空比：40% y&8kORz;?  
 参数范围： b+3QqbJ[F  
 光栅高度：50nm—150nm qD?-&>dBWi  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0'O*Y ]h+  
 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% XI*cu\7sy  
35X4] t  
 优化结果： gjnTG:}}}+  
 光栅高度：101.8nm BO3%p  
 占空比：20.9% ?Pw(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） bcCCvV}6WZ  
 偏振对比度：50.0 Rr0@F`"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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Lm}J&^>  
m6D]   
12. 结论 98^o9i  
_6,Tb]  
 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) 8wQ|Ep\  
 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 P-c<[DSM'I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) #Z.2g].  
 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。 ,F)9{ <r]