[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。 cJ:BEe  
#:Cr'U  
1. 线栅偏振片的原理 z[qM2  
[.z1  
2. 建模任务 m{Q{ qJ5>  

F>A-+]X3o  
z!Jce}mx  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OAw/  
 偏振元件的重要特性： e5fJN)+a  
 偏振对比度 S%&l(=0X  
 透射率 :'GTCo$3  
 效率一致性 |c8p{)  
 线格结构的应用(金属) >!? f6 {\|  
,`+y4Z6`W2  
3. 建模任务： (U/[i.r5Cj  
WF-imI:EK  
4. 建模任务：仿真参数 ,O a)  
pSq\3Hp]Q  
偏振片#1: @zfeCxVOA  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Mw'd<{  
 高透过率(最大化) m!;mEBL{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) WKxJ`r\  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Xf
bkK )d  
偏振片#2: 0]>p|m9K^<  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4B]8Mp~\aL  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ;p\rgam  
 光栅周期：100nm b'9G`Y s^  
 光栅材料：钨 'zT/x`V  
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1 E  
5. 偏振片特性 T_AZCl4d  
uX}M0W  
 偏振对比度：(要求至少50:1) C UBcU  
<;9vwSH>  
_rjCwo\  
wK#UFOp  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) %t+V8A  
B0Z*YsbXL  
j?z(fs-  
i-E&Y*\^9H  
6. 二维光栅结构的建模 9@D,Z
Si  

B u4N~0
 
2 H^9Qd  
 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。 ,u]kZ]  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 sOJ"~p  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 d\Dxmb]o  
}3[ [ONA  
3Q`'C7Pi  
A;kAAM  
7. 偏振敏感光栅的分析 Za}91z"  

QX(:!b  
 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。 NmtBn^t  
 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) ?6j@EJ<2q  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 >{GC@Cw  
8. 利用参数优化器进行优化 u4+VG5.rhT  

W=)}=^N0  

=}c~BHT  
 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。 TvdmgVNP  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 SxT:k,ji  
 在该案例种，提出两个不同的目标： |y'q`cY  
 #1:最佳的优化函数@193nm mbS &>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 kV<VhBql!  
};zF&  
9. 优化@193nm PwDQ<   
A0[flIl  
 初始参数： g]d
"d  
 光栅高度：80nm L YH9P-5H  
 占空比：40% * rs_k/2(  
 参数范围： 'Y"q=@Ei9  
 光栅高度：50nm—150nm QT-rb~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6'wP?=  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *2@q=R-1  
T\cdtjk  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 cIgFS
wQ4  
 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。 HDy[/7"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y5R6/*;N.  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 l_}c[bAUu  
TS1k'<c?  
10. 优化@193nm结果 ;wv
VhQ  
i,bFe&7J  
 优化结果： (iS9
4}-)  
 光栅高度：124.2nm #4"
\\  
 占空比：31.6% &'|bZms g  
 Ex透过率：43.1% 2+?M(=4  
 偏振度：50.0 xSLN  
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。 \{~x<<qFd  
i.byHz?/  
 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。 WnIh( 0  
 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。 DsFrA]  
 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。 ;CU3CLn  
ke/o11LP  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !A<?nz Uv  
(nV/-#*  
dB1bf2'b#  
 初始参数： 'vCFT(C-  
 光栅高度：80nm *?i~AXJm  
 占空比：40% ]7br*t^zv  
 参数范围： 4Q!*h8O  
 光栅高度：50nm—150nm 2KPXRK  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) / ?Q@Pn  
 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% *J%
+zH  
f:
HRrKf9  
 优化结果： rN>f"/J |  
 光栅高度：101.8nm ,Ma$:6`f  
 占空比：20.9% h7%<  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） @h$7C<  
 偏振对比度：50.0 ZB%7Sr0  
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。 p_mP'
  
cZHlW|$R  
12. 结论 GadD*psD2  
<K2 )v~  
 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) #%E~IA%  
 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 Q4Cw{2r  
(如Downhill-Simplex-algorithm) *d)B4qG  
 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。 WMYvE\"