[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。 YjPj#57+  
BJp~/H`vd  
1. 线栅偏振片的原理 i7&ay\+@  
z1.vnGP  
2. 建模任务 Nkn2\w  

{GGP8  

0])[\O`j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 AMK(-=  
 偏振元件的重要特性： vVjk9_Ul  
 偏振对比度 aeEio;G1  
 透射率 ^#4<~zU  
 效率一致性 @S&QxE^  
 线格结构的应用(金属) $Xs`'>,"  
U@53VmrOy  
3. 建模任务： J2$,'(!(  
,y
}~rYsP%  
4. 建模任务：仿真参数 R^INl@(O  
ROO@EQ#`Z  
偏振片#1: ~CHVU3  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 cXb&Rm'L  
 高透过率(最大化) HzsQ`M4cA  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) _KZTY`/*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) WM ]eb, 8q  
偏振片#2: &#!1 Y[e^  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /?V-  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Q9&H/]"v  
 光栅周期：100nm ,G[Y< ~Hy  
 光栅材料：钨 ~9@83Cs2  
8/lgM'Eux  
5. 偏振片特性 b&9~F6aM  
3KtJT&RuL  
 偏振对比度：(要求至少50:1) -Q|]C{r  
s? 2ikJq  
bas1(/|S  
9|m:2["|?  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) v^Rw9*w{  
wEQZ9?\  
dfh 1^G
o  
,}NTV~  
6. 二维光栅结构的建模 RNt9Qdr4y  

{HFx+<
JG  
SF da?>  
 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。 8d&%H,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 pm[+xM9PB  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \m=k~Cf:f  
vhDtjf/*  
e%IbME]x  
` }B,w-,io  
7. 偏振敏感光栅的分析 e$&n)>%  

b.RFvq5Z  
 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。 ?%n"{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) %Am
yT  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 lbC,*U^  
8. 利用参数优化器进行优化 Rr}m(e=  

ux6p2Sk;K  

?-tNRIPW@p  
 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。 7y_<BCx h  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 s'bTP(wl9  
 在该案例种，提出两个不同的目标： p1W6s0L  
 #1:最佳的优化函数@193nm Y~?Z'uR  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 &y7xL
-xP  
L~RFI&b  
9. 优化@193nm "2p\/VfA  
v8n^~=SH  
 初始参数： rK|("  
 光栅高度：80nm Ejnk\8:  
 占空比：40% =|2F?  
 参数范围： fK2r6D9  
 光栅高度：50nm—150nm A6 `a  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {WQ6=wGpS  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 HJP~ lg  
S#<y_w%  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 f>|<5zm#
<  
 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。 #%w)w R3  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ]wi0qc2{  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 V^rL  
{'z$5<|  
10. 优化@193nm结果 9ExI,  
&I%E8E  
 优化结果： oB~V~c}8x  
 光栅高度：124.2nm Et0)6^-v  
 占空比：31.6% 
Zxozhmg  
 Ex透过率：43.1% b*/Mco 9O  
 偏振度：50.0 _"*sx-  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。  1'F!C  
]Qa|9G,b  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 _O;4>  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 <0
qhc$M  
 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。 ;8^(Z  
U<E]c 4*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 B|,d  
1 -C~C]&  
OiS\tK?|GV  
 初始参数： FFN Sn  
 光栅高度：80nm `xx3JQv[  
 占空比：40% j%Xa8$  
 参数范围： 6> z{xYat  
 光栅高度：50nm—150nm 3:xKq4?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F^aD#  
 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% 7(a1@VH  
Nh}u]<B  
 优化结果： w=a$]`  
 光栅高度：101.8nm WuFBt=%  
 占空比：20.9% B2'TRXIm1U  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） +l.LwA
 
 偏振对比度：50.0 &%;n9K  
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。 6(uZn=  
M ?AX:0  
12. 结论 /oLY\>pD  
_[-W*,xJ)  
 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) %5DM ew  
 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 CC;^J-h/  
(如Downhill-Simplex-algorithm) PxGw5:  
 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。 6,MQT,F