[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Mbt}G|;8H7  
^Ms)T3dM  
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。 >@2l/x8;  
rb/m;8v>  
1. 线栅偏振片的原理 Qo4+=^(  
F^m`j6  
2. 建模任务 j4au Zl]NF  

H?dmNwkPY  
JY\8^}'9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 b9ON[qOMN  
 偏振元件的重要特性： Z=ayVsJ3  
 偏振对比度 n\nC.|_G@  
 透射率 o8:K6y  
 效率一致性 Fb<r~2  
 线格结构的应用(金属) 6AZJ,Q\E@  
v;E7UL .w  
3. 建模任务： d(>7BV  
)\:cL GM  
4. 建模任务：仿真参数 Pez 7HKW:  
C-
;y#a)  
偏振片#1: 1PMBo=SUe8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 _]"5]c&*3  
 高透过率(最大化) wAr (5nEbx  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~~?4w.k  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) |(gq:O  
偏振片#2: ~RQ6DG^  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 gr'M6&>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 E^.y$d~dS  
 光栅周期：100nm ` Nn^   
 光栅材料：钨 Kilq Jg1%C  
AsRS7V  
5. 偏振片特性 {emO&#=@CP  
<a-I-~  
 偏振对比度：(要求至少50:1) G>?hojvi  
dbTPY`  
Y[A
L!h  
360V  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,}!OJyT  
|Ire#0Nwx  
&qki NS  
SxMrX C*  
6. 二维光栅结构的建模 D?w?0b Eu  

m*L*# ZBS  
XqVhC):  
 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。 .:tA
ZZ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =J0X{Ovn4z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^$):Xz  
\UI7H1XDH  
^l#Z*0@><~  
7|6uY  
7. 偏振敏感光栅的分析 @O}%sjC1  

od{b]HvgS  
 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。 xrX^";}j  
 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) \ajy%$;$}  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 a3i4eGT-  
8. 利用参数优化器进行优化 >Vr+\c  

#C1u~db  

etdI:N*x  
 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。 YEoQIR  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 6[kp#  
 在该案例种，提出两个不同的目标： sQrP,:=r#  
 #1:最佳的优化函数@193nm fYF\5/_  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 TI-8I)  
* B!uYP  
9. 优化@193nm 0 ;$[  
1u&}Lq(  
 初始参数： DVxW2J  
 光栅高度：80nm K!6k<  
 占空比：40% Q=lQy  
 参数范围： u1F@VV{  
 光栅高度：50nm—150nm Qvh:
hkR  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +]-~UsM  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <A +VS  
7A|n*'[T>  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 RiC1lCE  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 won;tO]\;@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 e&zZr]vs]l  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 V|3}~(5=  
X>^St&B}fC  
10. 优化@193nm结果 qc_c&  
?sV0T)uk  
 优化结果： p`lv$ @q'  
 光栅高度：124.2nm bhaIi>W~G  
 占空比：31.6% a#t:+iw  
 Ex透过率：43.1% e;9Z/);#s  
 偏振度：50.0 OnE#8*
8  
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。 T)J=lw  
1e.V%!Xk  
 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。 fB+4mEG@  
 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。 CAdqoCz|  
 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。 4{JoeIRyz  
7 sv 3=/`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7M*&^P\}es  
ssGp:{]v/  
+jQHf-l  
 初始参数： 2mj?&p?  
 光栅高度：80nm x5[wF6A  
 占空比：40% ygoA/*s  
 参数范围： -0rc4<};h  
 光栅高度：50nm—150nm f& P'Kxj_  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t]LOBy-Kv  
 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% P%MYr"<$E  
X6I"&yct  
 优化结果： +VxzWNs*JP  
 光栅高度：101.8nm yO\.dp  
 占空比：20.9% ayR=GqZ1  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） -?L~\WJAL  
 偏振对比度：50.0 gX
Zl3  
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。 8i:E$7etH  
[?z`XY_-  
12. 结论 UXpF$=  
o9I=zAGjy  
 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) OolYQU1_  
 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 '/l<\b/E  
(如Downhill-Simplex-algorithm) r]JV!'R  
 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。 oD1rt>k