[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。 x@P y>f2  
l{I6&^!KS  
1. 线栅偏振片的原理 8@i7pBl@  
vQosPS_2L  
2. 建模任务 Q sZx) bO  

>`Y.+4mE  
C7lH]`W|/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OK[T3/v,  
 偏振元件的重要特性： F U_jGwD  
 偏振对比度 }zkHJxZgE  
 透射率 $$|rrG  
 效率一致性 D!{Y$;  
 线格结构的应用(金属) 1C}NQ!.  
ZZ2vvtlyG  
3. 建模任务： _4"mAPt  
Ixb=L(V  
4. 建模任务：仿真参数 [Y|8\Ph`&  
K0-ypU*P  
偏振片#1: "+kL)]  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 2D75:@JL}|  
 高透过率(最大化) )j9SGLo  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) = s>T;|  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) t2/#&J]  
偏振片#2: 7S '% E  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j
F ^~p9z  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t[ubn+  
 光栅周期：100nm *7CV^mDm  
 光栅材料：钨 K-bD<X  
R<\F:9  
5. 偏振片特性 %eX{WgH  
QQ%D8$k"  
 偏振对比度：(要求至少50:1) .>=(' -  
f!\lg
 
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iq8GrdL"  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .z]Wyx&/U  
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6. 二维光栅结构的建模  3,p]/Z_  

U &C!}  
(}{G`N>.{  
 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。 2/vMoVT,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 
f[@77m*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 x.7]/)  
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v=0(~<7B  
&ib5*4!  
7. 偏振敏感光栅的分析 -8; 7Sp1  

 'C`U"I  
 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。 dCE0$3'5  
 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) }=%oX}[  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 dYT%  
8. 利用参数优化器进行优化 @Ws*QTlV  

k9k XyX[  

G0/4JSH  
 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。 Wi*.TWz
3  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 _y),J'W^3u  
 在该案例种，提出两个不同的目标： uD}2<$PP  
 #1:最佳的优化函数@193nm cv?06x{  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 /M|262%  
0+?7EL~  
9. 优化@193nm k[bD\'
  
4i6q{BeHn  
 初始参数： q"%_tS  
 光栅高度：80nm RX
>xB  
 占空比：40% m+b):  
 参数范围： N/Z2hn/m  
 光栅高度：50nm—150nm Ir {OheJ  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) xAK6pDp  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 W?qmp|YD  
5 xppKt  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 G~Hzec{#tg  
 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。 4[;X{ !  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 =7w\ 7-.m  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 v9:9E|,U+  
?\vh9  
10. 优化@193nm结果 {{B%f.  
6eT5ktf  
 优化结果： Q~OxH'>>(  
 光栅高度：124.2nm Jbjmv:db  
 占空比：31.6% Yn@lr6s  
 Ex透过率：43.1% n2]/v{E;/  
 偏振度：50.0 6HZ`.o:f  
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。 ;*
Ivn@L  
spdvZU=}  
 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。 ]!I7Y.w6  
 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。 &^#VN%{  
 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。 T?x[C4wf+  
4?ICy/,U-  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 bL'aB{s  
*QwY]j%^  
V#XppYU  
 初始参数： K%a%a6k`  
 光栅高度：80nm F$ #U5}Q  
 占空比：40% :
[O 8  
 参数范围： 6kNrYom  
 光栅高度：50nm—150nm <J`0mVOX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) UJM1VAJ0  
 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% :+qF8t[L  
5_- (<B  
 优化结果： x c/}#>ED  
 光栅高度：101.8nm b6U2GDm\s  
 占空比：20.9% P!H_1RwXKC  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） vbb5f#WZ  
 偏振对比度：50.0 bmfI~8  
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。 [P&7i57  
1DE1.1  
12. 结论 Kla'lCZ  
 f4Xk,1Is  
 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) 4kBaB  
 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 ^G4Py<s  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 4)@mSSfn.  
 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。 Q4+gAS9