[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。 *0oa2fz%  
c611&  
1. 线栅偏振片的原理 IZdWEbN1  
aNM*=y`  
2. 建模任务 -hfDf{QN  

rhzI*nwOT  
[-Z 6QzT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ug{sQyLN  
 偏振元件的重要特性： ~tTa[_a!  
 偏振对比度 dH0>lV  
 透射率  e+#Oj  
 效率一致性 p]X+#I<  
 线格结构的应用(金属) k~;~i)Eg  
B^M L}$  
3. 建模任务： E\Wd*,/v)  
_\+0e:Ae  
4. 建模任务：仿真参数
#2\M(5d  
*fd:(dN|  
偏振片#1: fFC9:9<  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 BGfwgI.m  
 高透过率(最大化) ZH=Bm^  
 光栅周期：100nm(根据加工工艺) -A}
$5/  
 光栅材料：钨(适用于紫外波段) dC4`xUv  
偏振片#2: I|bX;l  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 r#j3O}(n  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0n X5Vo  
 光栅周期：100nm 7^)yo#i4  
 光栅材料：钨 SANbg&$  
_ZWU~38PM  
5. 偏振片特性 MP@}G$O  
>f9Q&c$R  
 偏振对比度：(要求至少50:1) ZHwN3  
5y='1s[%  
2fayQY xD  
= ?/6hB=7<  
 一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \4G9fR4  
V/\`:  
-hF!_);{  
@G=:@;  
6. 二维光栅结构的建模 B\|^$z
2  

-'
oxenu  
MD;,O3Ge  
 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。 9l[C&0w#\  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 PHez5}T  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 V#4oxkm  
B'B0e`  
x `%x f  
v-F|#4Q=ut  
7. 偏振敏感光栅的分析 KLj/,ehD !  

isnpSN"z  
 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。 O#^qd0e'P!  
 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) _s=<Y^l%x  
 此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Q&&=:97d  
8. 利用参数优化器进行优化 4dz Ym+vJm  

EcR[b@YI  

uW(Ngcpr  
 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。 925T#%y  
 如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 )>rYp )  
 在该案例种，提出两个不同的目标： 1 j|XC  
 #1:最佳的优化函数@193nm Q\^BOdX^`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 B(wi+;  
/HSg
)  
9. 优化@193nm zyK11  
527u d^:  
 初始参数： 2{hG",JL  
 光栅高度：80nm lP(<4mdP  
 占空比：40% =*?XZA)c  
 参数范围： o}D7 $6  
 光栅高度：50nm—150nm Pl|*+g  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) odvUU#l  
 评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 nrTCq~LO(  
TU| 0I  
 根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 MA mjoH  
 通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ;UQ&yj%x  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 'Te'wh=Y  
 在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 2Aq+:ud)P  
lzz68cT  
10. 优化@193nm结果 y0t-e  
U`4t4CHA  
 优化结果： %A@U7gqc  
 光栅高度：124.2nm 51>OwEf<R  
 占空比：31.6% K!G/iz9SB  
 Ex透过率：43.1% ,ce$y4%(  
 偏振度：50.0  ZN;fDv  
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。 oFu( J  
"L)?dlb6T  
 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。 |y]8gL^  
 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。 P9#}aw+  
 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。 n
lx~yUXL4  
U&gl$/4U@  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0mT.J~}1v  
*_uGzGB&G  
oPA m*  
 初始参数： 0^MRPE|f5  
 光栅高度：80nm A6F/w  
 占空比：40% lHgmljn5u  
 参数范围： _4t  
 光栅高度：50nm—150nm KlRIJOS  
 占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) g^2H(}frc  
 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% F)tcQO"G  
4p(\2?
B%f  
 优化结果： [Kanj/  
 光栅高度：101.8nm c
fW;gFf  
 占空比：20.9% ;U<rFs40  
 Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） pU@
&-  
 偏振对比度：50.0 0qo:M3  
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。 RMxFo\TK;  
-IG@v0_w  
12. 结论 {cAGOxwd  
<SNu`,/I
 
 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) D3;#:  
 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 kCU(Hi`Q  
(如Downhill-Simplex-algorithm) #;>v,Jo  
 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。 p+1kU1F
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