[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） < ;%q  
?(,5eg  
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。 U&w5&W{F}  
MOqA$b  
1. 线栅偏振片的原理 CJ}@R.
Zy  
_~wV{ yp  
2. 建模任务 1(:=jOfk  

/ie3H,2  
Iu1Sj`A  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 cP#]n)<  
 偏振元件的重要特性： pZ_FVID  
 偏振对比度 OuBMVn  
 透射率 #o r7T^  
 效率一致性 7u`}t83a  
 线格结构的应用(金属) '#4mDz~  
P2 K>|r  
3. 建模任务：  jC/JiI  
K&D}!.~/  
4. 建模任务：仿真参数 !(ux.T0  
]!tYrSM!  
偏振片#1: Za:BJ:  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }%>$}4 ,  
 高透过率(最大化) )(ZPSg$/F  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) >nIcFm  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) $MJDB  
偏振片#2: Y3MR:{}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 0ZID @^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 TN
Fm7}=  
 光栅周期：100nm ^d5./M8Bd  
 光栅材料：钨 [q>i  
<R~~yW:H  
5. 偏振片特性 aji~brq  
Zs$RKJ7  
 偏振对比度：(要求至少50:1) =iK6/ y`  

1M~:]}*<  
b1,T!xL  
}PIGj}F/  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w7t"&=pF7  
W'
2-3J  
z7Rcnr;  
u.L8tR:(  
6. 二维光栅结构的建模 9y|&T  

xZ'`_x9l  
|b'<XQ&l5  
 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。 p4t!T=o/  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 L^al1T  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 %]sEt{  
QWW7I.9r  
>/HU
'  
*~<]|H5~  
7. 偏振敏感光栅的分析 #&2N,M!Q  

SSsQu^A  
 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。 komxot[[  
 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) yE|}
 r  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 cA*X$j6  
8. 利用参数优化器进行优化 ,Qi|g'a  

%K7EF_%  

wR<QeH'V  
 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。 <:;:*s3]  
 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^\bS  
 在该案例种，提出两个不同的目标： O7'^*"S  
 #1:最佳的优化函数@193nm 59NWyi4i  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -^xKG'uth  
xE-`Bb  
9. 优化@193nm ND9>`I5  
&Cpxo9-  
 初始参数： j!_^5d#d  
 光栅高度：80nm K\E]X\:  
 占空比：40% H- qP>:  
 参数范围： |&RX>UW$W  
 光栅高度：50nm—150nm KRR^?  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) t5v)6|  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 AFB 7s z  
*0@; kD=  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 (kNTXhAr4  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 Cv(N5mA2  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 jc~*#\N  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 *7fPp8k+Z;  
?gMrcc/{  
10. 优化@193nm结果 3)Awj++  
~rJw$v  
 优化结果： I4X+'fW,  
 光栅高度：124.2nm U1!2nJ]  
 占空比：31.6% OO+#KyU  
 Ex透过率：43.1% j72]_G  
 偏振度：50.0 ^5 =E`q".  
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。 ne24QZ~}  
s!fY^3  
 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。 ~+iJp
W  
 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。 =2)$|KC  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 F`V[G(f+r  
l3#dfW{  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Y~SlipY_  
YM*6W?  
D
!$ =oK  
 初始参数： {1U*:@j  
 光栅高度：80nm Ollv _o3  
 占空比：40% [QN7+#K,  
 参数范围： H^1 a3L]  
 光栅高度：50nm—150nm 18t
QWI$  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $M<4Bqr  
 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% >N1]h'q>  
e^_@^(||!6  
 优化结果： eo52X&I  
 光栅高度：101.8nm KXfW&d(Pk  
 占空比：20.9% .
EZ{d  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） $ 14DTjj  
 偏振对比度：50.0 Z=[a 8CU  
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。 +Q]'kJ<s  
=i>F^7)U1  
12. 结论 <$2zr4  
@,`=~_J  
 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) #TwE??m
s  
 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 \.|A,G=  
(如Downhill-Simplex-algorithm) gOmyFHv.  
 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。 UKQ&TV}0