[技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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。 |eWjYGwJa  
?PyG/W  
1. 线栅偏振片的原理 ku..aG`  
;-Jb1"5  
2. 建模任务 &wB\ ~Ie-  

B)QHM+[=F  
%/rMg"f:  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {b@KYR9K  
 偏振元件的重要特性： {N#KkYH{"  
 偏振对比度 A mwa)  
 透射率 t>uN'oCyC  
 效率一致性 A=
j0On  
 线格结构的应用(金属) |qoKO:B4-[  
0{j&6I2  
3. 建模任务： ai0Ut  
M5trNSL&u  
4. 建模任务：仿真参数 ^7.h%lSg  
MBXBog7U  
偏振片#1: Kn?lHH*w7  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Jx=hJ-FY  
 高透过率(最大化) ez9q7SpA  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) .T*GN|@$!  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ~I(Hc.Q  
偏振片#2: mB0l "# F  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .E@|D6$D
 
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 10#f`OPC  
 光栅周期：100nm  ]@M5&  
 光栅材料：钨 :#lIx%l  
d O~O |Xsb  
5. 偏振片特性 c1xrn4f@a  
. ]8E7  
 偏振对比度：(要求至少50:1) wlPx,UqZ  
u@3y&b  
dCFlM&(i  
$ F S_E
 
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) c c  
NOS>8sy  
w%zRHf8C  
]1gx#y 2  
6. 二维光栅结构的建模 |G/7_+J6  

K)_WL]RJ.4  
O,
.!2wVrN  
 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。 Mzd[fR5a8  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 z7-k`(l4  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~xIjF1Z  
1R.4:Dn_  
9Ok9bC'?8@  
dr<<!q /  
7. 偏振敏感光栅的分析 S:61vD  

9RwawTM  
 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。 7_# 1Ec|;  
 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) BtY%r7^o  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tW;:-  
8. 利用参数优化器进行优化 Y\=FLO9  

wl1m*`$  

dC<LDxlv  
 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。 tV/Z)fpyH  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 CD0VfA>Z  
 在该案例种，提出两个不同的目标： J/A[45OD  
 #1:最佳的优化函数@193nm x|KWyfOS  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 s9oO%e<  
:3$}^uzIq  
9. 优化@193nm rbZ[!LA  
aV1lJ;0  
 初始参数： gLsU:aeCT  
 光栅高度：80nm [\Qr. 2  
 占空比：40% HvxJj+X9  
 参数范围： tU/k-W3X
 
 光栅高度：50nm—150nm $t-n'Qh^2  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
(3dPLp:K  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ueG|*[  
~}DQT>7$  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 S|B$c E  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 bY~@}gC**@  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,DnYtIERo  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 8p1ziz`4>$  
nIfCF,
6,  
10. 优化@193nm结果 FP"$tt(  
;PyZ?Z;  
 优化结果： 23DJV);g8  
 光栅高度：124.2nm AD('=g J  
 占空比：31.6% ~]L}p
 
 Ex透过率：43.1% ->lu#;A5  
 偏振度：50.0 2yo cu!4l  
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。 insY(.N  

nF)uTk  
 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。 W2wpcc  
 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。 _w ]4~V9  
 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。 4QJ8Z t  
UF__O.l__  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %G3sjnI;l  
jQj,q{eA  
9x`4
RE  
 初始参数： )yxT+g2!  
 光栅高度：80nm ~9$X3.+  
 占空比：40% 1QJBb \  
 参数范围： qI3NkVA'C  
 光栅高度：50nm—150nm p D=w>"  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T,JA#Rk|1N  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% #NRh\Wj|  
_ :^7a3I  
 优化结果： ,7d|O}B  
 光栅高度：101.8nm EA{U!b]cU  
 占空比：20.9% W$?e<@  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） #^mqQRpgq  
 偏振对比度：50.0 R21~Q:b!  
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。 `Xo4q3  
Bo\D.a(T  
12. 结论 $R^lo$(  
yi!`V.  
 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) NyPd5m:  
 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 nwM)K
 
(如Downhill-Simplex-algorithm) Ygkv7>?,  
 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。 W."f8ow