[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。 B:=VMX~GE  
E 9v<VoNP`  
1. 线栅偏振片的原理 T7~Vk2o%(  
^{l$>e]  
2. 建模任务 Pj{Y  

x5%x""VEK  
6uKS!\EY|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 raCgctYVq  
 偏振元件的重要特性： C] >?YR4  
 偏振对比度 'O[0oi&  
 透射率 "]ZDs^7  
 效率一致性 O
O*2>Qy~z  
 线格结构的应用(金属) 7j8Ou3  
vz3#.a~2  
3. 建模任务： XWv;l)  
!i5~>p|4@  
4. 建模任务：仿真参数 Q$8&V}jVW  
gt)wk93d>  
偏振片#1: s0*@zn>h  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 6Eyinv  
 高透过率(最大化) p}K.-S`MQ  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) {{@*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 8=,-r`oNy  
偏振片#2: .T\_4C  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 w'7=CzfYn  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 OmLe+,7'  
 光栅周期：100nm 8ib%CYR  
 光栅材料：钨 V?&P).5)  
YuFR*W;$  
5. 偏振片特性 ]'5 G/H5?;  
jchq\q)_z  
 偏振对比度：(要求至少50:1) jzd)jJ0M  
M$U
Zn  
3{9d5p|\i  
AH?4F"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) B/Z-Cpz]  
IQeiT[TF  
1:22y:^j  
AA<QI'6  
6. 二维光栅结构的建模 cV:Ak~PKl  

/_</m?&.U&  
-rlCE-S  
 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。 y-N]{!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 h]pz12Yf  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 bk:mk[  
_)[UartKx  
"NtY[sT{V  
,-[z?dvO  
7. 偏振敏感光栅的分析 .FC|~Z1T<F  

|H.ARLS  
 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。 ziC%Q8  
 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) 3<HZ)w^B  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :f~qt%%/  
8. 利用参数优化器进行优化 zD;k|"e  

Uj)Wbe[)p0  

e%C_>  
 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。 gUY~ l= c  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 tmi)LRF H  
 在该案例种，提出两个不同的目标： YO9;NA{sH  
 #1:最佳的优化函数@193nm oS^KC}X  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ug\$Ob5=q  
b_^y Ke^W  
9. 优化@193nm Q)im2o@z  
dozC[4mF  
 初始参数： xZA.<Yd^r  
 光栅高度：80nm u9fJ:a  
 占空比：40% Z@}qL1  
 参数范围： psUT2  
 光栅高度：50nm—150nm < n/ 2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) [0vqm:P
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Ub/ZzAwq  
1!NrndJI  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 aK/fZ$Qc  
 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。 o59b#9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 
FLXn%/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 kpXxg: c  
)D ~ 5  
10. 优化@193nm结果 nc6PSj X  
qA"BoS
w4  
 优化结果： f-p$4%(  
 光栅高度：124.2nm z
l(
o/n  
 占空比：31.6% yD#(Iw  
 Ex透过率：43.1% 3&mpn,  
 偏振度：50.0 G"w [>m  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 zwz_K!229  
w!'y,yb%  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 @)U;hk)j;  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 #k?.dWZ!  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 p=odyf1hK  
\*[DR R0  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 sC0u4w>Y  
m'QG{f  
.+kg1=s  
 初始参数： *jvP4Nz)k  
 光栅高度：80nm KA{&NFx  
 占空比：40% lV$CBS  
 参数范围： @<`V q  
 光栅高度：50nm—150nm z%#-2&i  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) g9fYt&  
 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% T<"Bb[kH  
(T%?@'\  
 优化结果： 8d_J9Ho  
 光栅高度：101.8nm r8?p6E  
 占空比：20.9% 8&M<?oe
 
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） |L`U2.hb  
 偏振对比度：50.0 mPHto-=fB  
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。 ?|98Y"w  
6aOyI;Ux  
12. 结论 / g{8  
DP0@x+`k  
 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) Il Qk W<  
 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 :;eQ*{ `\  
(如Downhill-Simplex-algorithm) '%wSs,HD  
 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。 @_?2iN?4Z