[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1）  =n5n  
_P=+\[|y  
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。 $|xSM2  
HdgNy\  
1. 线栅偏振片的原理 7nNNc[d*=  
}tw+8YWkz  
2. 建模任务 Q5ff&CE  

MT"&|Og  
Q?;Tc.O"/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 tu Y+n2  
 偏振元件的重要特性： S.4+tf7+  
 偏振对比度 hf]m'5pb  
 透射率 [zBi*%5O  
 效率一致性 H0#=oJr$)W  
 线格结构的应用(金属) T\n6^@.
>  
r88De=*  
3. 建模任务： g0bYO!gCr  
nj0sh"~+  
4. 建模任务：仿真参数 m3B
L  
O>pv/Ns  
偏振片#1: Yb-{+H8{J  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oz>2P.7  
 高透过率(最大化) u -P !2vT  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9sT5l"?g  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) (5 @H  
偏振片#2: Y*$>d/E  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ka!v(j{E  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `:Gzjngc  
 光栅周期：100nm PBnH#zm  
 光栅材料：钨 u1L^INo/  
Jn^b}bk t  
5. 偏振片特性 QOo'Iv+EL  
:u./"[G  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 7]xDMu'^&f  
-1Dq_!i  
Oo@o$\+v  
1Vdi5;dn  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 8k95IJR1  
-z~!%4a  
'{UKO7  
>P:X\5Oj  
6. 二维光栅结构的建模 S@qR~_>
a  

fE+zA)KX  
O`c50yY  
 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。 ]vlBYAW'  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Cl`i|cF\  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 !CWe1Dm  
29,ET}~  
z'"7zLQ  
zk FX[-'O  
7. 偏振敏感光栅的分析 s{Y4wvQyB  

8{!d'Pks
 
 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。 k_L`  
 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) u*G<?  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 o]4\Geg$  
8. 利用参数优化器进行优化 &jHsFS  

R,G*]/r`  

lb.Q^TghU  
 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。 4}h}`
KZZ  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 }I&.xzJ  
 在该案例种，提出两个不同的目标： e4YP$}_L  
 #1:最佳的优化函数@193nm Ctz#9[|  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 qK a}O*  
X
`KSj N&(  
9. 优化@193nm tO8\} u4c  
HCs^?s8Pp  
 初始参数： z~pp7  
 光栅高度：80nm FKTF?4+\U  
 占空比：40% Nv7-6C6<  
 参数范围： :J`@@H  
 光栅高度：50nm—150nm -!Myw&*\V  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) %hsCB .r>|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 e4tIO   
;Zd_2CZ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G kjfDY:  
 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。 RW L0@\  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 +7H)s  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 $+'H000x  
Reikf}9Q  
10. 优化@193nm结果 y("WnVI  
Io]FDPN  
 优化结果： =0
=#M(w  
 光栅高度：124.2nm HrBJi  
 占空比：31.6% = ^NvUrK  
 Ex透过率：43.1% G;l7,1;MU:  
 偏振度：50.0 A)&FcMO*z  
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。 eBrNhE-[G]  
KGy3#r;Q
 
 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。 7y'":1  
 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。 jmID@37t  
 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。 4k;FZo]S  
y&zFS4"x  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 dH^6K0J  
*y*tI}  
"tz6O0D  
 初始参数： 
Y<xqws  
 光栅高度：80nm N'v3 |g  
 占空比：40% t)zd'[  
 参数范围： _RbfyyaN  
 光栅高度：50nm—150nm =Z^5'h~  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (F4e}hr&  
 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% exb} y  
vA/SrX.  
 优化结果： ,MCTb'=G  
 光栅高度：101.8nm z'q~%1t  
 占空比：20.9% :jiuu@<  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） H#TkIFo]  
 偏振对比度：50.0 )7>GXZG>=  
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。  ,&hv x  
Hf`i~6  
12. 结论 S<
i$0p8J;  
>v:ex(y0  
 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) FU3K?A B  
 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 <~smBd  
(如Downhill-Simplex-algorithm) cE]z Tu?!  
 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。 #rlgeHG!fs