[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） #*QO3y~ZM  
C<NLE-  
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。 *^g:P^4  
JSkLEa~<  
1. 线栅偏振片的原理 _7H7 dV  
< vL,*.zd  
2. 建模任务 6VS4y-N  

d:
#yEC  
&|Bc7+/P  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 (zgW%{V@  
 偏振元件的重要特性： LgKaPg$  
 偏振对比度 Lhl]g^SN  
 透射率 *AG#3
16  
 效率一致性 ZvNJ^Xz  
 线格结构的应用(金属) /I1h2E  
JW{rA6?
 
3. 建模任务： p~SClaR3H  
KV}FZ3jY  
4. 建模任务：仿真参数 iI\oz&!vH  
y`\@N"Cf  
偏振片#1: ~k!j+>yT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 419x+3>}  
 高透过率(最大化) 1$D_6U:H0  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) qlb- jL  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) 9{(.Il J>  
偏振片#2: M^O2\G#B  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;1:Js0=;H  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 v9:9E|,U+  
 光栅周期：100nm 5k`l$mW{  
 光栅材料：钨 }@;ep&b*  
7Nk!1s
:  
5. 偏振片特性 u -;_y='m  
Q~OxH'>>(  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ,5|&A  
Yn@lr6s  
n2]/v{E;/  
6HZ`.o:f  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) qu-B| MuOa  
XWUWY  
M@`;JjtSA  
Of"  
6. 二维光栅结构的建模 H
7d/X  

23c 8  
gLE:g5v6  
 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。 Jll-`b 1  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 uW30ep'  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7[> 6i  
t/cY=Wp  
U&Wt%U{  
AfX}y+Ah  
7. 偏振敏感光栅的分析 =<{np  

<J`0mVOX  
 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。 {zn!vJX
  
 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) d{SG Cr 9d  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 d Vj_8>  
8. 利用参数优化器进行优化 }q $5ig  

AyNI$Q6Z  

Ove<mFI\  
 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。 h-G)o[MA  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 t"= E^r  
 在该案例种，提出两个不同的目标： Y"~gw~7OD  
 #1:最佳的优化函数@193nm G&i!Hs  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8zRP(+&W  
qAn!RkA  
9. 优化@193nm PmKeF}  
np8gKVD  
 初始参数： ,cB\  
 光栅高度：80nm P{wF"vf  
 占空比：40% .#rJ+.2  
 参数范围： LcUh;=r}&  
 光栅高度：50nm—150nm g;2?F[8Th  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'eLqlu|T  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Pb1*\+  
hWD;jR  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 ujlY!-GM  
 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。 I aGq]z  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 RloK,bg  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $wo?!gt  
GT0Of~?f  
10. 优化@193nm结果 3BtaH#ZY  
{ys=Ndo8  
 优化结果： d-k%{eBV  
 光栅高度：124.2nm nEJY5Bz$  
 占空比：31.6% wB!Nc Y\p  
 Ex透过率：43.1% _#r+ !e  
 偏振度：50.0 9{ >Ui  
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。 @\f^0^G  
 %-c*C$  
 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。 ,N!o  
 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:tob0TB  
 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。 G#d{,3Gq1  
X!9 B2w  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ~N<4L>y<  
b[o"7^H  
;<j0f~G`  
 初始参数： `HZ;NRr  
 光栅高度：80nm q,93nhs "  
 占空比：40% NTe5  
 参数范围： ,*7 (%k^`  
 光栅高度：50nm—150nm 3|'>`!hb  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?~hHGf\^b6  
 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% $ZugBh[b  
0w&27wW  
 优化结果： l'/R&`-n  
 光栅高度：101.8nm kBD>-5Sn_T  
 占空比：20.9% =;2%a(  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） apg=-^L'  
 偏振对比度：50.0
d@XV:ae  
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。 -jb0o/:  
mLP.t%?#  
12. 结论 i36eBjT  
/v-6WSN  
 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) DAcQz4T`  
 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 mID"^NOi#  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ]yK7PH-{L  
 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。 gW)3e1a