[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） vNAQ/Q  
"%+9p6/
 
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。 ?;p45y~n%  
8jgamG  
1. 线栅偏振片的原理 [S[@ Q[zP@  
\p J<@  
2. 建模任务 _Ns_$_  

AJt4I W@  
.OD{^Kq2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4-q8:5  
 偏振元件的重要特性： $(pVE}J  
 偏振对比度 $`Aps7A  
 透射率 ,}$[;$ye  
 效率一致性 [L>AU; :  
 线格结构的应用(金属) ngH_p>  
!ziO1U  
3. 建模任务： CNyV6
jb  
THnZbh4#)  
4. 建模任务：仿真参数 (e[8`C
  
((]Sy,rdk  
偏振片#1: f.Ms3))  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 IsB=G-s  
 高透过率(最大化) FeuqqZ\=&  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) /1LQx>1d  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9AZpvQ  
偏振片#2: <z-+{-?z~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 GhY MO6Q4  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 SR {KL#NC  
 光栅周期：100nm YW^sf,zQ  
 光栅材料：钨 }e&Z"H |  
hxsW9  
5. 偏振片特性 + Scw;gO  
Y f;Slps  
 偏振对比度：(要求至少50:1) UoKXo*W2  
.V|o-~c  
O `a4 ")R  
of?'FrU  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VY'1 $  
A\~tr   
0o-KjX?kP  
g;G.uF&  
6. 二维光栅结构的建模 4$jb
-Aw  

x<[W9Z'~?9  
Ct30EZ  
 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。 /FA0(< -}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 p*"H&xA@  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 c~iAjq+c  
nn6&`$(Q~  
63y&MaqSJ  
=9#cf-?  
7. 偏振敏感光栅的分析 =aE!y5  

&\/p5RX  
 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。 \Dr?}D  
 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) W&8
)yog.  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 o<8=@ ^T  
8. 利用参数优化器进行优化 MLn\b0  

$&[}+??  

fs wQ*  
 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。 XKepk? E  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 O#S27.  
 在该案例种，提出两个不同的目标： pcjb;&<  
 #1:最佳的优化函数@193nm V.Ki$0
>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 fI1,L"  
\dw*yZ^  
9. 优化@193nm )Y@mL/_  
%(y0,?*  
 初始参数： "OO"Ab{t  
 光栅高度：80nm >@9>bI+Q  
 占空比：40% WaYT7 :  
 参数范围： p8a\> {  
 光栅高度：50nm—150nm 1lLL9l{UVw  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ([a[fi  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Pf?y!dK<  
Y]gb`z$?  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ]Uee!-dZ  
 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。 ?A7_&=J%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 (R)(%I1Oz  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 U$5 lh  
7Ta",S@m  
10. 优化@193nm结果 szx7CP`<8  
vkQkU,q  
 优化结果： G 0;5I_D/  
 光栅高度：124.2nm dJ}E,rW}  
 占空比：31.6% 4#^?-6  
 Ex透过率：43.1% lYq4f|5H}m  
 偏振度：50.0 Z U^dLN-N  
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。 <i(<|/$  
PA(XdT{  
 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。 b;XUv4~V  
 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。
 8DsXw@o  
 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。 ,AO]4Ec  
rG*Zp7{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 U,wJ8  
ZH<:YOQ  
7jL3mI;n%;  
 初始参数： . w_oWmD  
 光栅高度：80nm q`8M9-~  
 占空比：40% uYv"5U]MFv  
 参数范围： - s,M+Q(<  
 光栅高度：50nm—150nm oSOO5dk:
z  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0[qU k(=}[  
 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% ub0uxvz  
{:;599l  
 优化结果： X<<hb  
 光栅高度：101.8nm :7w^2/ZGo  
 占空比：20.9% 23AMrDF=N  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） %ur_D
Q  
 偏振对比度：50.0 Gw5j6  
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。 9svnB@  
{{WA=\N8C  
12. 结论 5g{F-  
K5fL{2V?  
 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) 3k J8Wn  
 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 JQhw>H9&  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]H4T80wm&  
 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。 u&!QP4$"z