[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） vZoaT|3 G]  
O8.5}>gDn.  
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。 ,4oo=&  
?K\axf>F  
1. 线栅偏振片的原理 F@:'J\I}:  
;d9QAN&0}  
2. 建模任务 &JI8]JmU)  

_f:W?$\ho  
0_t`%l=  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 %|i`kYsy  
 偏振元件的重要特性： d<N:[Y\4l  
 偏振对比度 n=ux5M  
 透射率 8pgEix/M5o  
 效率一致性 9 |vLwQ  
 线格结构的应用(金属) hfy_3}_  
cjIh}:|'  
3. 建模任务： tC9n k5~  
igR";OQk  
4. 建模任务：仿真参数 FG*r'tC~r  
A$:U'ZG_  
偏振片#1: >&5DsV.B  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 0=E]cQwh  
 高透过率(最大化) v oj^pzZ  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) EJNU761  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) %F4%H|G  
偏振片#2: p"ZG%Ow5Q]  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ITT@,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~O&:C{9=  
 光栅周期：100nm '(L7;+E  
 光栅材料：钨 kq,ucU%>p  
K
&KWN]  
5. 偏振片特性 5,6"&vU,  
8q}q{8  
 偏振对比度：(要求至少50:1) W]
5w \  
 O+Y6N  
eM?I$ePTN  
` v@m-j6  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b7?hI  
'u |c  
HqT#$}rv  
<;Zmjeb+#  
6. 二维光栅结构的建模 9e,0\J  

&AbNWtCV+G  
!NvI:C_4|  
 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。 oEKvl3Hz_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =.]4;z  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 $6iX   
aH/ k
Ua  
X=fYWj[H,  
Ks`J([(W&  
7. 偏振敏感光栅的分析 _C[q4?  

!\.pq 2  
 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。 ")XHak.JX  
 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) 0*D$R`$  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 CD( :jM?  
8. 利用参数优化器进行优化 65$+{s  

z !rL s76  

LR.<&m%~.  
 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。 2?ez,*-[  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )g#T9tx2D  
 在该案例种，提出两个不同的目标： *@=/qkaJaI  
 #1:最佳的优化函数@193nm !0LWa"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 dufu|BL|}  
e_ANUll1  
9. 优化@193nm c>:wd@w  
d K3*;  
 初始参数： !1H# 6  
 光栅高度：80nm W^LY'ypT  
 占空比：40% Tc`=f'pP)4  
 参数范围： EF}\brD1  
 光栅高度：50nm—150nm .p]RKS=(:  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9oR@U
W1  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 YdC6k?tzS  
Mhf5bN|wQ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 FX`>J6l:X  
 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。 gANuBWh8T  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Z<y I\1  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 wX5tp1 ?1J  
&LZn FR  
10. 优化@193nm结果 `FDiX7M  
f:|1_j  
 优化结果： sF?TmBQ*  
 光栅高度：124.2nm ^"1n4im  
 占空比：31.6% YPK(be_|I  
 Ex透过率：43.1% @oY~..d`
 
 偏振度：50.0 A_ 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。 O/a4]r+_  
a /l)qB#  
 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。 i&66Fi1  
 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。 }mq6]ZrK  
 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。 R0]1xGz  
OXSmt DvJ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 l%puHZ)t  
%D}kD6=  
(%e.:W${  
 初始参数： _j/<{vSy  
 光栅高度：80nm JG!m
c7  
 占空比：40% 8Pn#+IvCE  
 参数范围： i6tf2oqO7  
 光栅高度：50nm—150nm Ug t.&IA  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) foF({4q7b^  
 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% tI TS1
 
>WQMqQ^t@  
 优化结果： 6YLj^w] %  
 光栅高度：101.8nm
QP^Cx=  
 占空比：20.9% 3kIN~/<R+7  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） >:S?Mnv6  
 偏振对比度：50.0 \y)rt )  
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。 ^HThN  
'}JhzKNj  
12. 结论 '()xHEGl3  
k)= X}=w  
 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) DV+xg3\(>1  
 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 o"Euwh!!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) c~$)UND^  
 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。 5uNJx5g