[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。 v$g\]QS p  
v-Q>I5D;:  
1. 线栅偏振片的原理 P97i<pB Y_  
-dfs8[i  
2. 建模任务 9RkNRB)8  

uK1VFW  
H\9ePo\b~  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 GZY:EHuz[  
 偏振元件的重要特性： Y4
X`(\A  
 偏振对比度 HEhBOER?  
 透射率 YIb7y1\UM  
 效率一致性 )V*`(dn'zm  
 线格结构的应用(金属) \g)?7>M|  
;lhW6;oI'  
3. 建模任务： JLjs`oqh  
C',uY7}<  
4. 建模任务：仿真参数 >RpMw!NT  
K,*-Y)v2W  
偏振片#1: \|M[W~
8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 'Z#>K*  
 高透过率(最大化) Fzy#!^9Nu  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) P4|A\|t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) =ReSlt  
偏振片#2: 40dwp*/!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
2pP"dX  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 qG g29  
 光栅周期：100nm %mzDmrzq  
 光栅材料：钨 >}JEX]V  
*m`x/_y+  
5. 偏振片特性 'R42N3|F  
HYY+Fv5  
 偏振对比度：(要求至少50:1) q]SH
'Wd  
i<=2 L?[.I  
Ap|g[J  
1Y~'U =9  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ld 1[Usaq  
CLJn+Y2  
fRkx ^u P  
7-\wr^ll3  
6. 二维光栅结构的建模 `G:hC5B  

Wc;N;K52   
:lm
imAMt  
 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。 =5YbK1Q^  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 sN5Mm8~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 W2M[w_~QE  
NJOV!\k  
+OtD@lD`!  
ilZ5a&X;  
7. 偏振敏感光栅的分析 -SzCeq(p%5  

wnQi5P+  
 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。 "1%k"+&  
 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) mS0;2xU  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &>K|F >7q  
8. 利用参数优化器进行优化 l\d[S]  

.SOCWznb  

T| R!Aw
.  
 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。 _.%g'=14f  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ~*Y/#kPY  
 在该案例种，提出两个不同的目标： P*hYh5a  
 #1:最佳的优化函数@193nm h53G$Ol
.  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Ln/*lLIOb  
XIl#0-E0X  
9. 优化@193nm 54RexB o  
O<dCvH  
 初始参数： 57;( P  
 光栅高度：80nm [[]NnWJ  
 占空比：40% dwiLu&]u  
 参数范围： h96<9L  
 光栅高度：50nm—150nm }wEt=zOJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N%u4uLP5k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Kf)$/W4  
 BrZ17  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ?}u][akM  
 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。 RtDTcaW/  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 GW%!?mJ  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 'kg~#cf/+  
kY'C'9p  
10. 优化@193nm结果 OG
q=OW  
zW.Ltz  
 优化结果： k9VWyq__  
 光栅高度：124.2nm 
2j1HN  
 占空比：31.6% ww'B!Ml>F  
 Ex透过率：43.1% i=fhK~Jd  
 偏振度：50.0 VjZb\ d4  
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。 L%pAEoSG  
sp0_f;bC  
 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。 cwQ*P$n  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 S>"
C}F$X  
 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。 1WY$Vs  
X[?E{[@Z  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \Z~ <jv  
gs~u8"B  
ICTjUQP  
 初始参数： H3Zt3l1u+  
 光栅高度：80nm ,.Lo)[(  
 占空比：40% 4(,X.GVY/  
 参数范围： ";n%^I}  
 光栅高度：50nm—150nm 8|\xU9VT  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =H}}dC<)  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% :U @L$  
E!,jTaZz  
 优化结果： nGTqW/k[+s  
 光栅高度：101.8nm gDH|I;!  
 占空比：20.9% '6T *b  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） |I.5]r-EK  
 偏振对比度：50.0 $u)#-X;x  
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。 HEK?z|Ne  
1Va@w  
12. 结论 Xxm7s S  
e.!~7c_z?  
 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) F5w=tK  
 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 JNu+e#.Y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }F3}"Ik'L  
 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-Ku0z]){?