[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

案例315（3.1） Q7CsJzk~)  
@H8EWTZ  
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。 GM<9p_ B  
8z\xrY  
1. 线栅偏振片的原理 w0unS`\4  
qH_Dc=~la  
2. 建模任务 "0TZTa1e  

\~wMfP8  
A3*!"3nU  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 [2cD:JL  
 偏振元件的重要特性： DtnEi4h,  
 偏振对比度 _o~nr]zx  
 透射率  !}$$:  
 效率一致性 Cgc\ ah  
 线格结构的应用(金属) ,2ar7 5Va  
 9gZ$
 
3. 建模任务： kcxAd   
BDVtSs<7  
4. 建模任务：仿真参数 Gs[XJ 5%`~  
!|>"o7  
偏振片#1: tLmTjX .6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Z/J y'$x  
 高透过率(最大化) ?bu>r=oIO]  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) :Ux_qB  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) Rx}Gz$
 
偏振片#2: LreP4dRe  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 YK~%xo  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 nFs(?Rv*  
 光栅周期：100nm Wv/=
O}  
 光栅材料：钨 #3d(M  
S21,VpW\  
5. 偏振片特性 5/z/>D;  
FC"8#*x  
 偏振对比度：(要求至少50:1) wec)Ctj+  
1ZRT:N<-  
4xJQ!>6  
S 6,.FYH  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) q"_QQ~  
t&Og$@  
5E_YEBO/  
.3!1`L3  
6. 二维光栅结构的建模 6\S~P/PkE  

W+1^4::+  
FU<Jp3<%  
 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。 9Lfv^V0  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /JU.?M35  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 wn)W ?P;k  
j$5
LN.8J  
$,fX:x  
:T(|&F[(  
7. 偏振敏感光栅的分析 Jqi%|,/]N  

HiJE}V;Vq  
 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。 -RK- Fu<e  
 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) $]2vv
r  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 5.J.RE"M  
8. 利用参数优化器进行优化 $a ` G  

u08mqEa  

Ef13Q]9|  
 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。 VTHH&$ZNq  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 j^2j&Ta  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 2SR:FUV/  
 #1:最佳的优化函数@193nm iM3V=&)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 NSA-
}2$  
Z>#i**  
9. 优化@193nm m/EFHS49  
delu1r  
 初始参数： 4)o  
 光栅高度：80nm ,L'zRyP  
 占空比：40% 3>VL}Ui}  
 参数范围： (7=9++uU  
 光栅高度：50nm—150nm nw
CrZW  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <0q;NrvUb  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3I-MdApT  
q{;:SgZ  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 {%6`!WW[  
 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。 OX\F~+  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 LTx,cP  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 yd
`mG{Z  
R`^_(yn>  
10. 优化@193nm结果 P1' al  
 t[ C/  
 优化结果： PdtvU-(  
 光栅高度：124.2nm M{hg0/}sUW  
 占空比：31.6% =^50FI|  
 Ex透过率：43.1% agW@{c  
 偏振度：50.0 Ng>h"H  
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。 n$,*|_$#  
:$BCRQ  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,>+p-M8ZL  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 ly3\e_z:G  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 gi _5?$  
 0$fpIz  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Qe0lBR?H  
Qtv&ijFC  

CDR@ `1-  
 初始参数： tQYM&6g  
 光栅高度：80nm j@uOOhy  
 占空比：40% o:P}Wg/NK  
 参数范围： O]Qd<%V'x  
 光栅高度：50nm—150nm ;8{4!S&b  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Y+u_IJ  
 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% HqD^B[
jS  
91-o}|3v  
 优化结果： 8=uu8-l8g  
 光栅高度：101.8nm dD|OSB7I7  
 占空比：20.9% O%KsD[W;  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） bU:EqW\(^  
 偏振对比度：50.0 ~T,c"t2  
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。 ?3zc=J"t  
dS!:JO27  
12. 结论 sjwo/+2  
,UG
RrS  
 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) {NFr]LGOp  
 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 |G,tlchprs  
(如Downhill-Simplex-algorithm) yvHA7eq*"  
 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。 Cdu4U}^H