[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） #:L|-_=a  
Z[KXDQn8  
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。 PIP2(-{ai  
)ARfI)<1b  
1. 线栅偏振片的原理 cF_`m  
[0N==Ym1  
2. 建模任务 O?NAbxkp  

LoUi Yf  
esmQ\QQ^1  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Y~RPspHW  
 偏振元件的重要特性： ;hNnF&l  
 偏振对比度 69(
z[opW  
 透射率 'wz*GMGWC  
 效率一致性 lY!`<_Am  
 线格结构的应用(金属) 6d"dJV.\  
ftsr-3!Vm  
3. 建模任务： ":?>6'*1  
DIodQkF  
4. 建模任务：仿真参数 <9eQ  
3nf+imAF  
偏振片#1: G\tTwX4  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 vV.'&."g  
 高透过率(最大化) ftF?T.dx  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) vjaIFyj  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) i%>]$*  
偏振片#2: orf21N+[  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 & PrV+Lv  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率  f]q3E[?/  
 光栅周期：100nm )zI<C=])"  
 光栅材料：钨 IJO`"da  
bG67TWY)  
5. 偏振片特性 L+bO X  
ULMG"."IH  
 偏振对比度：(要求至少50:1) \ntmD?kA  
r]Da4G^  
d6,%P6  
}
Y[Z`w  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,7SLc+  
g1
muT.W]S  
Y'Sxehx  
F%bv vw*(  
6. 二维光栅结构的建模 bmhvC9  

fG;)wQJ  
d /&aC#'B  
 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。 ui`xgR\6Rh  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 
5.F.mUO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )y'`C@ijI  
k=H{gt  
Df02#493  
QkZT%!7  
7. 偏振敏感光栅的分析 ##BMh!  

j{>E.F2.  
 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。 g$kK)z  
 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) ;SeDxyKG  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 &1893#V  
8. 利用参数优化器进行优化 )QaI{ z  

UF=5k~7<b  

I(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。 W
!.UMmw`  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 $$<9tqA  
 在该案例种，提出两个不同的目标： R}Uvi9?  
 #1:最佳的优化函数@193nm PV(bJ7&R  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 : RnjcnR  
vLDMa>  
9. 优化@193nm t= "EbPE  
=t<!W  
 初始参数： pZ+zm6\$  
 光栅高度：80nm  Usk@{  
 占空比：40% U# Y?'3:  
 参数范围： {z|0Y&>[=  
 光栅高度：50nm—150nm 39S}/S)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %MU<S9k  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 s2_j@k?%  
~^$ONmI
5  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 4otB1{  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。  /8Bh  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dP T)&  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 c~ l$_A  
m@.4Wrv  
10. 优化@193nm结果 8<0H(lj7_  
EyI 9$@4  
 优化结果： I?J$";A  
 光栅高度：124.2nm 6=Kl[U0Y  
 占空比：31.6% fU!C:  
 Ex透过率：43.1% VvSD&r^qI  
 偏振度：50.0 KArf:d  
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。 Ig"K
rz  
3%{XJV  
 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。 }h5pM`|1  
 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。 zOLt)2-<  
 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。 PDREwBX  
/XEcA5C<  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 W>K2d  
Cq !VMl>hP  
=+T{!+|6P  
 初始参数： p+snBaAo}  
 光栅高度：80nm bnUpH3  
 占空比：40% !9356) cV  
 参数范围： 0fxA*]h  
 光栅高度：50nm—150nm `O.*qs5  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }di)4=U9  
 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% "@Ra>qb  
o ]2=5;)  
 优化结果： L7G':oA_`p  
 光栅高度：101.8nm rs~RKTv-  
 占空比：20.9% ZL#4X*zT  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） h\Op|#gIT  
 偏振对比度：50.0 }(Nb]_H  
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。 ~d/Doi  
}!pC}m  
12. 结论 Os*,@N3t  
%&c[g O!Za  
 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) szF[LRb  
 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 @Q!f^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $
ENA$  
 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。 llhJ,wD