[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。 5KNa-\  
nt%fJ k  
1. 线栅偏振片的原理 8U
zF*gS  
m2%n:  
2. 建模任务 hzk4SOT(  

d};[^q6X  
>Qqxn*O  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 a51}~V1  
 偏振元件的重要特性： )EK\3q  
 偏振对比度 4d_Az'7`4  
 透射率 d(j g "@  
 效率一致性 &lo<sbd.  
 线格结构的应用(金属) } rX)A\ g6  
0h kZ  
3. 建模任务：
aA -j  
HJ!!"  
4. 建模任务：仿真参数 \=[38?QOY  
%(S!/(LWW  
偏振片#1: zjTCq; G  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )xL_jSyh  
 高透过率(最大化) _aU :[v*!  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) 9e7):ZupO  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) ewdcAF5  
偏振片#2: }R~C<3u\2  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 RWB
]uHzE  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 =Qn8Y`U  
 光栅周期：100nm /g1;`F(MS/  
 光栅材料：钨 cpPS8V  
b)>l7nOc  
5. 偏振片特性 (S?qxW?  
>Cq
Z75>  
 偏振对比度：(要求至少50:1) /IG3>|R  
a# Uk:O!  
LWxP}? =  
^U^K\rq 1u  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) XM3~]  
@7t*X-P.;-  
9%dO"t$-q  
bo??91B^7  
6. 二维光栅结构的建模 Bnz}:te}  

P V9q=  
KkJE-k*D+w  
 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。 ;m:
I  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 AHT(Z~C  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 6J965eM'[  
8SBa w'a  
PKev)M;C+  
SbobXTbG  
7. 偏振敏感光栅的分析 6|Crc$4l  

"/x/]Qx2  
 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。 P#/s5D
8  
 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) )LL.fPic  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 :UfaMe5  
8. 利用参数优化器进行优化 R_IT${O  

G&yF9s)Lvs  

j[=P3Z0q  
 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。 ^
C8f(  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yg%T{hyzH  
 在该案例种，提出两个不同的目标： #b1/2=PA  
 #1:最佳的优化函数@193nm "-Uqv@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 'l1cuAP!+  
<2\QY  
9. 优化@193nm `)H| &!wT  
?YM0VB,y  
 初始参数： 8WwLKZ}  
 光栅高度：80nm ,f .#-  
 占空比：40% LfsOGC  
 参数范围： CasFj9,  
 光栅高度：50nm—150nm 6w0r)  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "; ?^gA  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Bn Nu/02.=  
L ~$&+g  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 wHErF #xo  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ZQ~EaI9R  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 n(\VP!u5r  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 B 3eNvUFZg  
jAD{?/RB}  
10. 优化@193nm结果 %U$%x  
Lw{'mtm  
 优化结果： ~ [=2d a  
 光栅高度：124.2nm =!2(7Nr  
 占空比：31.6% }}v28"\TA  
 Ex透过率：43.1% G]I^zd&P  
 偏振度：50.0 c6HH%|  
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。 I\VC2U  
,,(BW7(  
 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。 "\kr;X'  
 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。 x;/%`gKn8  
 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。 Oc^bbC  
bhT:MW!  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !%YV0O0  
H{*R(S<I  
>c@1UEwkm  
 初始参数： p:qj.ukw  
 光栅高度：80nm 9/50+2F  
 占空比：40% a~;`&Uj  
 参数范围：
aEqDxr6  
 光栅高度：50nm—150nm .sbV<ulbc  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) >l!DWi6  
 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% L3X[; |v}  
AlT04H
  
 优化结果： J+8T Ie  
 光栅高度：101.8nm *mXs(u  
 占空比：20.9% \YsYOFc|  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） X6: c-  
 偏振对比度：50.0 '|K408i   
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。 v]BMET[w  
MQGR-WV=5  
12. 结论 sMAu*  
n>I NJ  
 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) 9p<ZSh  
 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 ZfN%JJ
Oz(  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Tg.}rNA4  
 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。 k-\RdX)E