[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ~
=!d>f
~U  
H(JgqbFB*  
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。 hJkSk;^  
R.Plfm06Ue  
1. 线栅偏振片的原理 A<1:vV  
=u*\P!$  
2. 建模任务 ae&i]K;  

WT-BH
B1  
-=tf)  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 yR`X3.:*]  
 偏振元件的重要特性： d>RoH]K4  
 偏振对比度 ="k9 y  
 透射率 (O$PJLI  
 效率一致性 P ,%IZ.  
 线格结构的应用(金属) @y|ZXPC#  
 ]\qbe  
3. 建模任务： P -O& X  
?$ft3p}  
4. 建模任务：仿真参数 c]eDTbXd  
>nqDUGnEo>  
偏振片#1: 8|Q=9mmWOh  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 n!Ic.T3PA  
 高透过率(最大化) <wI
z8V  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 4*)a3jI?  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) #:~MtV  
偏振片#2:  1\[En/6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 lj U|9|v  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 N=JZtf/i  
 光栅周期：100nm oPqWL9]  
 光栅材料：钨 E`"<t:RzF  
~36)3W[4  
5. 偏振片特性 6>fQe8Y  
H}nPaw]G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) tK|jh  
@hb K  
8zOoVO  
( <Abw{BTm  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +1te8P*  
2 SJN;A~}  
fcim4dfP  
Hv>16W$_  
6. 二维光栅结构的建模 cC NyW2'  

r?:zKj8/u  
2!}:h5  
 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。 z;VAi=m q  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b_'VWd:am  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 'l&),]|$)  
-MCDX^>P  
PsV1btq]  
5>S<9A|Q  
7. 偏振敏感光栅的分析 !U6 x_  

*(?tf{  
 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。 ]1^F  
 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) &ody[k?'  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 q2pq~LI  
8. 利用参数优化器进行优化 snH9@!cG8  

0bcbH9) 1q  

" iz'x-wy  
 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。 &4dh$w]q  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 iE}Lw&x  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 8Hf:yG,  
 #1:最佳的优化函数@193nm (oUh:w.]Gw  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 C{5bG=Sg~  
ac2G;}B|  
9. 优化@193nm 3SeM:OYq]s  
G2,9$8qE  
 初始参数： Hy*_4r  
 光栅高度：80nm k>'c4ay290  
 占空比：40% IHrG!owf  
 参数范围： ^wtr~D|  
 光栅高度：50nm—150nm /_?y]Ly[r  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) av!'UZP  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nXg:lCI-uu  
0wA?.~ L  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 x=7qC#+)  
 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。 <*vWcCS1  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *oW^P~m/  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 #cF ?a5  
ij|+MX  
10. 优化@193nm结果 G'dN_6ho3  
s^QXCmb$8  
 优化结果： .O1Kwu  
 光栅高度：124.2nm x3QQ`w-  
 占空比：31.6% &y~~Z [.F,  
 Ex透过率：43.1% VOa7qnh4:[  
 偏振度：50.0 .Z2zv*  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 `:4bg1u  
B.T|e,g26  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ITmW/Im5  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Vi5&%/Y  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,iy;L_N  
FL/395 <:  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 XSv)=]{  
zfBaB0P  
P
AcbC|y  
 初始参数： Ia'm9Z*  
 光栅高度：80nm zNo(|;19  
 占空比：40% ]CnqPLqL  
 参数范围： R3<2Z0lqy  
 光栅高度：50nm—150nm 8YLS/dN0 w  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8K;wX%_,  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% &UV=<Az{  
`SN?4;N0  
 优化结果： V1 :aR3*!  
 光栅高度：101.8nm <8?jn*$;\  
 占空比：20.9% 6tDCaB  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ss4<s 5:y  
 偏振对比度：50.0 |E7)s;}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，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 b- FJMY  
@9}SHS  
12. 结论 |Ox!tvyr  
l4
LowV7  
 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) )`V__^  
 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 i4p2]Nr t  
(如Downhill-Simplex-algorithm) $mF(6<w  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 bpv?$j-j