[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。 ~u87H?  
~D[?$`x:  
1. 线栅偏振片的原理 B*1W`f  
>TjJA#  
2. 建模任务 |o<8}Nja6  

sC"}8+[)S3  
}_ mT l@*  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 <#+44>h  
 偏振元件的重要特性： v$wBxCY  
 偏振对比度 8|Y.|\  
 透射率 !yOeW0/2[  
 效率一致性 \5)htL1F  
 线格结构的应用(金属) BxK^?b[E8  
Q@@v1G\
 
3. 建模任务： 1w(JEqY3h:  
sJ z@7.  
4. 建模任务：仿真参数 x]|+\1  
]aryV?!6  
偏振片#1: sZ<9A Xk-E  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }MbH3ufC  
 高透过率(最大化) fV:4#j  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) *Vw\'%p*  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) k0-G$|QgIp  
偏振片#2: WQNE2Q  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 XjioZ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Gfp1mev  
 光栅周期：100nm X^9d/}uTa  
 光栅材料：钨 E\nv~Y?SG  
{nT^tAha  
5. 偏振片特性 R%D'`*+  
R"MRnr_4K  
 偏振对比度：(要求至少50:1) h7*W*Bd  
m'\2:mDu0  
v:Tzv^  
e!Y0-=?nf#  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) jcNT<}k C  
ZOXIT(mg  
g,o?q:FL  
n+lOb  
6. 二维光栅结构的建模 :l7U>~ o  

=[\s8XH,  
m-^8W[r+_  
 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。 K{b(J Nd  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 fFjgrK8  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 dVB~Smsr  
\<}&&SuH  
Ev7J+TmXM  
\Y6WSj?E  
7. 偏振敏感光栅的分析 c|F[.;cR  

ae:zWk'!  
 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。 )o-Q!<*1  
 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) wC `+  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 I$E.s*B9  
8. 利用参数优化器进行优化 s&\I=J.  

Y6,Rj:8  

&E xYXI  
 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。 \#o2\!@`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 9j W2  
 在该案例种，提出两个不同的目标： lEHzyh}2k  
 #1:最佳的优化函数@193nm [7_56\G4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 $zB[B;-!$  
&Ysosy*  
9. 优化@193nm 1]orUF&_  
A,r*%&4~  
 初始参数： /-bO!RTwf  
 光栅高度：80nm 7^w >Rj  
 占空比：40% !"8fdSfg w  
 参数范围： ooUk O  
 光栅高度：50nm—150nm WVY\&|)$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "M|zv  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^pJ!isuqu  
*N{emwIq  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 a{{g<<H  
 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。 B<C*  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &ZL
3{M  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 w`q%#qRk  
LBF 1;zjK  
10. 优化@193nm结果 rXA*NeA3v  
fu90]upz~  
 优化结果： 61xs%kxb..  
 光栅高度：124.2nm XoA+MuDzpo  
 占空比：31.6% 9
7ql5  
 Ex透过率：43.1% |=&cQRY!p  
 偏振度：50.0 i+gQE!  
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。 y#XbJuN/  
yRo-EP  
 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。 ?.D3'qv  
 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。 JwJ7=P=c  
 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。 To?W?s  
3>Y6)  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 otk}y8  
EY \H=@A  
cK 06]-Y  
 初始参数： 1x[)/@.'f  
 光栅高度：80nm rL}YLR  
 占空比：40% ?2>FdtH  
 参数范围： g
55`A`5%C  
 光栅高度：50nm—150nm qu|B4?Y/CR  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,Jd ',>3  
 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% D}vmwg@3  
y~75r\"R
 
 优化结果： sqW* pi  
 光栅高度：101.8nm E8-P"`Qba  
 占空比：20.9% j\m_o% 4  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） :sCqjz  
 偏振对比度：50.0 d9q(xZ5  
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。 v'e[GB0  
6C-z=s)P&  
12. 结论 i\dc>C ;  
~V$|i"  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) X$yN_7|+  
 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 hXA6D)
  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $ibuWb"a  
 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。 {c (!;U