[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） ]iI2  
R1sWhB99  
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。 Ry47Fze  
&A/k{(.XP  
1. 线栅偏振片的原理 Gm`#0)VC  
pCacm@(hG  
2. 建模任务 3?%?J^/a  

>z #^JR\6  
/RG
>n  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 |B{@noGX  
 偏振元件的重要特性： qdW"g$fW  
 偏振对比度 Jy^.L$bt  
 透射率 _%R]TlL  
 效率一致性 0|i3#G_~  
 线格结构的应用(金属) %XC3V7  
)6!ji]c N  
3. 建模任务： *F:)S"3_~e  
$@Bd}35 J  
4. 建模任务：仿真参数 gZf8/Tp\z  
uM"_3je{W2  
偏振片#1: m%ec=%L9  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Q[n*ce7L0  
 高透过率(最大化) !"d"3coQ?  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 6 2*p*t  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) >TQNrS^$J  
偏振片#2: 5eLm  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 E4QLXx6Wa&  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 aPToP.e  
 光栅周期：100nm W9D~:>^YP  
 光栅材料：钨 6 l,8ev  
5+DId7d'n  
5. 偏振片特性 <jAn~=Uq[,  
u
7/]Go44  
 偏振对比度：(要求至少50:1) 4'~zuUs
 
` n#Db  
{j8M78}3  
cM_!_8o  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #3knKBH  
2MU$OI0|  
C0gY  
?/}N  
6. 二维光栅结构的建模
6 h%,%  

VPr`[XPXb  
FP<mFqy  
 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。 }?)U`zF)7}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 s-801JpiJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 PcQ\o>0")  
Ul<:Yt&nI  
h!mx/H
x  
;#?G2AAv  
7. 偏振敏感光栅的分析 =5;tB  

: i{tqY%  
 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。 ?={S"qK(q  
 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) 8-"D.b4  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 3y%,f|ju  
8. 利用参数优化器进行优化 ' ~1/*F%8  

0N87G}Xu  

JJHO E{%  
 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。 Ge`PVwn  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 /.WIED}>  
 在该案例种，提出两个不同的目标： ?,`g h}>  
 #1:最佳的优化函数@193nm o1Krp '*  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8#nAs\^  
9|WV28PK:  
9. 优化@193nm Ye|(5f  
Lz&FywF-l  
 初始参数： <{T5}"e  
 光栅高度：80nm 4:=VHd  
 占空比：40% l* z"wA-  
 参数范围： x=03WQ8  
 光栅高度：50nm—150nm D<gd)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 9H/C(Vo  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^;sE)L6  
-W{ !`<8D  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。  (l-l Y  
 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。 tlM >=s'T  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 DYF(O-hJK  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 OFxCV`>ce  
Pm]lr|Q{I  
10. 优化@193nm结果 yAFt|<  
q`3HHq  
 优化结果： d`,z4_  
 光栅高度：124.2nm  Q@!XVQx4  
 占空比：31.6% ^3ai}Ei3  
 Ex透过率：43.1% x];i? 4  
 偏振度：50.0 KF6N P  
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。 )KY4BBc  
HB,?}S#TP  
 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。 o:B?hr'\  
 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。 6!HYx  
 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。 K 6yD64  
$Xh5
N3  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 XmP,3KG2{S  
^u2x26].  
9^&B.6!6  
 初始参数： g~2=he\C  
 光栅高度：80nm }G "EdhSl  
 占空比：40% W!"Oho'  
 参数范围： <J>k%,:B  
 光栅高度：50nm—150nm B@@tKn_CQ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (-],VB (+  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% ,vo]WIQ\:  
v cUGBGX_&  
 优化结果： +s6v!({Z  
 光栅高度：101.8nm uzI-1@`  
 占空比：20.9% AV4fN@BX  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） VN0KK 1I  
 偏振对比度：50.0 @} +k]c25  
优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 f1S%p  
(Y*9[hm  
12. 结论 v$xurj:v#i  
j"jQiL_*  
 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) LqXVi80  
 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 iUFG!,+d  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Fn0|v66  
 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。 \mTi@T!&