[分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） _$MoMg{uJH  
C [=/40D  
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。 'ZL)-kbI  
IL YS:c58=  
1. 线栅偏振片的原理 "%,zB_ng\<  
zT!JHG
 
2. 建模任务 luat1#~J  

_Xsn1  
sAnStS=>  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M?)>, !Z)  
 偏振元件的重要特性： D2>=^WP6+  
 偏振对比度 i+21tG$  
 透射率 F'pD_d9]e  
 效率一致性 Vi5RkUY]  
 线格结构的应用(金属) j><.tA~i  
5OpK~f
5  
3. 建模任务： WiPMvl8  
pg4M
$;
ED  
4. 建模任务：仿真参数 >jN)9}3>-#  
0sV;TQt+f  
偏振片#1: h=d&@k\g  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (Pvch!  
 高透过率(最大化) r4!zA-{  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) owmA]f  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) .$99/2[90  
偏振片#2: &S''fxGL  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 DX4 95<6*  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @B+  
 光栅周期：100nm z~z.J]  
 光栅材料：钨 xV<NeU  
Rqvm%sAi  
5. 偏振片特性 B0Xn9Tvk  
Xps MgJ/w  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ``>WFLWTn  
ymr-kB  
R6{%o:{  
/oe="/y6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) cJi5\<b  
Er~5\9,/<]  
$Iqt c)DA  
J~n{gT<L  
6. 二维光栅结构的建模 7th&C,
c&  


B1*%pjy  
oBAD4qK  
 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=Pk  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z{u*vUC&  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 pX6OhwkTK  
i1|-  
X} 8rrC=  
QFDjsd4  
7. 偏振敏感光栅的分析 `9b D%M  

78}iNGf  
 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。 Q:=s99  
 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) o7]h;Zg5r  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 HYW+,ts'  
8. 利用参数优化器进行优化 WmOd1  

:R<,J=+$u  

vP88%I;  
 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。
gy9!T(z  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )h>Cp,|{  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ]7'Q2OU7  
 #1:最佳的优化函数@193nm @36^4E>h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 %"+FN2nbm  
1c?,= ;>  
9. 优化@193nm y~
p7&^FeR  
0+cRUH9Ew  
 初始参数： 7m@pdq5Ub  
 光栅高度：80nm ZNG.W0{p  
 占空比：40% pEhWgCL  
 参数范围： K6!`b( v#  
 光栅高度：50nm—150nm  ,u
lTZV  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?ew^%1!W.  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /Hx%gKU  
dtm_~r7~  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 a] >|2JN<&  
 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。 v_)cp9d]  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 .eq-i>  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *R1x^t+)  
X-~Q  
10. 优化@193nm结果 HHa7Kh|-H  
^ /:]HG  
 优化结果： =NyzX&H6  
 光栅高度：124.2nm P|_?{1eO2  
 占空比：31.6% u+th?KO`  
 Ex透过率：43.1% 'HW(RC0dR  
 偏振度：50.0 ckN/_ u3  
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<z[)fE{uS  
%>5Ht e<  
 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。 P]r"E  
 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。 B:+}^=  
 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。 vAwFPqu  
uTB;Bva  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 /i DS#l\0  
3=sA]j-+(  
V/>SjUNq  
 初始参数： e0>@Yp[Kd  
 光栅高度：80nm nb0<.ICF%R  
 占空比：40% |]r# IpVf  
 参数范围： ~]c^v'k  
 光栅高度：50nm—150nm Z2*hQ`eE  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,ulNap"R  
 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% 90I)"vfW5  
A(;J  
 优化结果： N]+x@M @^3  
 光栅高度：101.8nm [h8F)
  
 占空比：20.9% jCKRoao  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） _mXq]r0  
 偏振对比度：50.0 ecf<(Vl}  
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。 B>a`mFM  
K%Q^2"Eb0  
12. 结论 sY1@ch"  
\UtUP#Y{t  
 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) NF&\<2kX  
 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 TSHp.ABf  
(如Downhill-Simplex-algorithm) }})4S
;j  
 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。 v6f$N+4c  
_eO+O=j_x  
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QQ：2987619807 4_r8ynq{z