[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。 =obt"K%n  
Z(l9>A7!  
1. 线栅偏振片的原理 Bl=nj.g  
%N7gT*B:  
2. 建模任务 ZUv ZNf  

;tXB46  
K<RmaXZ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .mC~Ry+t  
 偏振元件的重要特性： ~wa%fM  
 偏振对比度 -hQ96S8  
 透射率 <zfO1~^  
 效率一致性 b=V)?"e-  
 线格结构的应用(金属) jkZ_c!  
W]} #\\$z  
3. 建模任务： L-`(!j  
)lQN)!.)  
4. 建模任务：仿真参数 "9)1K!tH  
n'! -Pv  
偏振片#1: <m~T>Ql1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 jQY>9+t  
 高透过率(最大化) "1_{c *ck  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Q~x*bMb.  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) }P05eI  
偏振片#2: eL>K2Jxq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 I[tAT
[ <  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 s4!|v`+$M  
 光栅周期：100nm *K]>}  
 光栅材料：钨 c ,Qw;  
zG&WWc`K  
5. 偏振片特性 0*37D5jH  
;+S2

h-4  
 偏振对比度：(要求至少50:1) $
ijx#a&O  
tpN]evp|  
~+sne7 6 U  
+J\L4ri k  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~r(g|?}P  
*=($r%)  
113Z@F  
(2\li{$e  
6. 二维光栅结构的建模 *O2^{
C  

YR$tPe  
=YS!soO  
 该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 >VpP/Qf  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X7'h@>R  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E#yCcC!wMY  
MsN2A6|33  
zv$=*  
HV]~=Bw2I  
7. 偏振敏感光栅的分析 a7QlU=\  

k@'?"CP\Xq  
 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。 &6|6J1c8  
 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) |HKHN?)  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 fY|@{]rx  
8. 利用参数优化器进行优化 #o(?g-3  

YHwVj?6W  

>=Rd3dgDG  
 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。 ?^e*UJNM  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 (E2lv#[  
 在该案例种，提出两个不同的目标： m)tI  
 #1:最佳的优化函数@193nm :X1`wBu  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 DzX6U[=  
KD[)O7hYC  
9. 优化@193nm Zq2H9^![y~  
E 6>1Fm8%V  
 初始参数： E-*>f"<h  
 光栅高度：80nm `Z;B
^Y0  
 占空比：40% $G^H7|PzdC  
 参数范围： i]hR7g<  
 光栅高度：50nm—150nm MSxU>FX0  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) q\{;_?a  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 K284R=j -&  
bUipp\[aV  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 Q!BkS=H30K  
 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。 +#i,87  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 UC?2mdLt^  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 #U6/@l)  
r`mzsO-'  
10. 优化@193nm结果 o$qFa9|Ec?  
A ydy=sj  
 优化结果： x r+E  
 光栅高度：124.2nm B<|q{D$N/  
 占空比：31.6% IAt+S-q0  
 Ex透过率：43.1% N?`GZ+5  
 偏振度：50.0
u:{. Hn`  
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。 <7RkM
 
DI"dY ug#  
 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。 R,(+NT$
 
 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。 hH|XtQ.n^  
 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。 G%W03c  
e-T9HM&%P  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 fR{WS:Pv  
m8j#{[NE  
QVA!z##  
 初始参数： sVZ}nq{  
 光栅高度：80nm g'l7Jr3  
 占空比：40% w-q=.RSTn=  
 参数范围： ' m#Ymp  
 光栅高度：50nm—150nm `zvT5=*-#  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #f jX|b  
 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% `(w kqa  
0^-b}  
 优化结果： OkO@BWL  
 光栅高度：101.8nm 9BgQoK@  
 占空比：20.9% Xb07 l3UG  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 8)Bn?6.  
 偏振对比度：50.0 _ jM6ej<  
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。 a}Iz  
"MVN/Gl  
12. 结论 RWEgUDX^/  
)="g?E3  
 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) 5tbiNm^X  
 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 r%?}5"*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) f<xt3  
 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。 /(}l[jf