[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） _*xjG \!  
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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。 ^^ Q'AE  
_;;'/rs j  
1. 线栅偏振片的原理 MQ9Nn|4  
`*A!vO8  
2. 建模任务 -FAAP&LG  

S690Y]:h$v  
@+gr>a1K#  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Zd~l_V f  
 偏振元件的重要特性： /``4!jU  
 偏振对比度 ^x! N]  
 透射率 [a\
U8 w  
 效率一致性 rNdeD~\  
 线格结构的应用(金属) 5$v,%~$Xds  
jLANv{"  
3. 建模任务： rRTAWAs%T  
Po%+:0oX  
4. 建模任务：仿真参数 }mz6z<pJ_  
QbF!V%+a's  
偏振片#1: i|z=q  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 NW/RQ(  
 高透过率(最大化) *u2pk>y)  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ;3nR_6\  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) k/"^W.B aj  
偏振片#2: MOiTzL*  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j^t#>tZS  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 AgOw{bJ%  
 光栅周期：100nm sHk,#EsKH  
 光栅材料：钨 uafSz@`  
(QO8_  
5. 偏振片特性 '7+e!>"  
hdi/k!9[\  
 偏振对比度：(要求至少50:1) eV?._-G  
J 8/]&Ow  
#HMJBQ4v#  
mfYY?]A*+  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ]kJinXHW  
Km5#$IiP;  
j{.P'5e@pZ  
To x{Sk3L  
6. 二维光栅结构的建模 20 j9~+  

SR,id B&i  
aV^wTs#2I  
 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。 >dnH  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ])d_B\)Kck  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T-0[P;  
g]'Rw
I  
l?F&I.{J  
=}:9y6QR.  
7. 偏振敏感光栅的分析 3GH@|id  

rf2+~B{$,  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 2"31k2H[  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) N;<.::x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 K$S:V=y%r7  
8. 利用参数优化器进行优化 SF$
]{ X  

uF xrv  

j,q8n`@  
 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。 bCM&Fe0GM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 kC=e>v  
 在该案例种，提出两个不同的目标： B{\cV-X$0  
 #1:最佳的优化函数@193nm K~j&Q{yws@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 9uV'#sR  
EhEUkZE3)  
9. 优化@193nm R)>/P{A-P  
&kR+7  
 初始参数： 8>Y  
 光栅高度：80nm l8I`%bu  
 占空比：40% I3;{II  
 参数范围： pYtG%<  
 光栅高度：50nm—150nm ^4Nk13  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %M=[h2SN  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sSisO?F!Z  
s>=DfE-;"  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 9:|z^r  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 "<c^`#CWuO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 AXUSU(hU  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Eei"baw/  
T3HAr9i%)  
10. 优化@193nm结果 ' `0kW_'  
TO&ohATp  
 优化结果： VO
_! +  
 光栅高度：124.2nm =x9SvIm/tH  
 占空比：31.6% ^[K3]*!@  
 Ex透过率：43.1% =oZHN,  
 偏振度：50.0 /}G+PUk7  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 ^ olaq(z  
OE{{,HFa`G  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 iV h^;  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 XLEEd?Vct9  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ~r<@`[-L  
cL31g_u  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 wul$lJ?tE  
n#jBqr&!M  
VMry$  
 初始参数： tUS)1*{_  
 光栅高度：80nm XILB>o.^3  
 占空比：40% |eN#9Bm
 
 参数范围： }ll&qb
 
 光栅高度：50nm—150nm /RVy?)hVT#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~7!=<MW  
 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% q|
An  
(IlHg^"  
 优化结果： =?o,' n0  
 光栅高度：101.8nm P$YY4|`  
 占空比：20.9% :O`7kZ]=n  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 4o+SSS  
 偏振对比度：50.0 kEQ1&9  
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。 AYhWeI+  
#w%d  
12. 结论 3Go/5X/  
=mVWfFL  
 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) t)#8r,9c  
 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 C5}c?=#bdf  
(如Downhill-Simplex-algorithm) a`c#- je  
 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。 yyp0G
V.x