[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。 xc.(-g[  
nUi 4!|r  
1. 线栅偏振片的原理 vdFy}#X  
\F;V69'  
2. 建模任务 $2Y'[Dto\  

-1Acprr  
RG [*:ReB9  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 )UA$."~O  
 偏振元件的重要特性： Ek|#P{!  
 偏振对比度 [5 Mt,skC:  
 透射率
j(4BMk  
 效率一致性 }J27Y;Zp9  
 线格结构的应用(金属) b/IT8Cm3  
^&oa\7<'  
3. 建模任务： Mg?^5`*  
~1xln?Q  
4. 建模任务：仿真参数 C8qA+dri  
BdcTKC  
偏振片#1: }%_h|N  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 h#Cq-^D#~  
 高透过率(最大化) T#'+w@Q9{9  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) Jh2eo+/%  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) -oo&8  
偏振片#2: 5$o]
D  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }oHA@o5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {3@lvoDT  
 光栅周期：100nm 4.)
hCb  
 光栅材料：钨 M>hHTa?W  
NF`WA-W8@  
5. 偏振片特性 %N 8/g]`7  
Fm(~Vt;%u  
 偏振对比度：(要求至少50:1) f\O)+Vc  
0PIiG-o9  
/fCj;8T3o  
<fq?{z  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ))"J  
>[TB8  
OZ\]6]L  
8s6~l.
v  
6. 二维光栅结构的建模 iXN"M` nhm  

SE=3`rVJ  
:7&#ej6  
 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。 !e?;f=1+E  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 jQjtO"\JG  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 N yT|=`;  
,L ;ueAo  
P?%kV  
u
/?s_OR  
7. 偏振敏感光栅的分析 C'x?riJ/  

7kmU/(8  
 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。 k2Yh?OH  
 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) n_5m+ 1N  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 w'[lIEP 2$  
8. 利用参数优化器进行优化 TCAtb('D  

5:(uD3]  

p9]008C89  
 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。 siveqz6
h  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 PM3kI\:)m  
 在该案例种，提出两个不同的目标： nbM[?=WS  
 #1:最佳的优化函数@193nm
[gm[mwZ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 EVc Ees  
gf/$M[H!   
9. 优化@193nm /mLOh2T  
Xq`|'6]/  
 初始参数：  y/t{*a  
 光栅高度：80nm *,g|I8?%VD  
 占空比：40% g.-{=kZ   
 参数范围： K3jKOV8  
 光栅高度：50nm—150nm L\d"|87lX  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +92/0
 
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 TJS/O~=  
&Rw4ub3  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #"{w
m  
 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。 ;Awt:jF  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 : vN'eL|#  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 p!5oz2RK  
0#}Ed Q  
10. 优化@193nm结果 !#0Lo->OO  
5S4kn.3  
 优化结果： |sd0fTK  
 光栅高度：124.2nm J})G l  
 占空比：31.6% hl`4_`3y  
 Ex透过率：43.1% SV%;w>  
 偏振度：50.0 hM~9p{O  
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。 Y r6wYs(%  
$'D|}=h<Y  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 K=|x"6\  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 o'Q"  
 因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Fj? Q4_  
E^kB|; Ki  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 K|Sh  
!#l>+9  
IC&>PwXb  
 初始参数： G9'Wo.$ t  
 光栅高度：80nm Jq0aDf f  
 占空比：40% 13 `Or(>U  
 参数范围： A1Tk6i<F1  
 光栅高度：50nm—150nm y;zp*(}f$h  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zu8   
 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% 64]_o/u5W4  
VJW%y)_[  
 优化结果： _P6e%O8C#  
 光栅高度：101.8nm t[HfaW1W  
 占空比：20.9% JC|j*x(k/  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） 8nzDLFxp_  
 偏振对比度：50.0 hSQ*_#  
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。 -'SpSy'_  
l":\@rm`  
12. 结论 MTm}qx@L  
IM-O<T6r[N  
 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) "+SnHpNx  
 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 $tKz|H)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) V~nqPh!Jc  
 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。 "u#,#z_