案例315(3.1) GIS,EwA
Kj-zEl 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。 7e)j|a-!<
FaaxfcIfkw 1. 线栅偏振片的原理 E6?0/" m9ky?A, 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 a,xy38T<
2. 建模任务 8&7zV:=
8b25D|8l
FlbM(ofY
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 DeQZDY //
偏振元件的重要特性: Q_k'7Z\g$
偏振对比度 Bv7os3xb
透射率 &sJ6k/l
效率一致性 b>& 3XDz
线格结构的应用(金属) [E qZj/ @8cn<+"b 3. 建模任务: }e>OmfxDBt
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
Jg6@)<n 4. 建模任务:仿真参数 ]1q`N7
z
E\~Oa; 偏振片#1: cfc=a 偏振对比度不小于50@193nm波长 X09i+/ICK 高透过率(最大化) %(r.`I$ 光栅周期:100nm(根据加工工艺) iu`B8yI 光栅材料:钨(适用于紫外波段) CI|#,^ 偏振片#2: =vb 'T 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;jmT5XzL 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'pT8S 光栅周期:100nm 80LN(0?x 光栅材料:钨 E/C3t2@-
6 _#C vQ 5. 偏振片特性 e8)8QmB{o
cM=_i{c 偏振对比度:(要求至少50:1) KP
gzB^> ]QF*\2b-I2
`bNLmTS
1@q"rPE^ 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0BP=SCi
<,&t}7M/:
E$4Ik.k lt{"N'Gw6 6. 二维光栅结构的建模 v;Rm42k
R1Q~UX]d=
q)RTy|NJ^
该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 9lqD~H.
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 OB+QVYk"
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vZ|Wj] ;o
X1&c?T1 %[
Z07SK 'U \*30E<;C_
7. 偏振敏感光栅的分析 0He^r
&c3
Qt=OiKZ
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 ^:ehG9
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) O?Qi
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
^{64b 8. 利用参数优化器进行优化 5Qxm\?0J
'c$)}R
I7 bO
}9/Ay
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。 |N5|B Q(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。 xepp."O
在该案例种,提出两个不同的目标: v@qVT'qlU
#1:最佳的优化函数@193nm >8gb/?z
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 }J_#N.y =u.hHkx 9. 优化@193nm "lKR~Qi [9~6, ;6
d-B,)$zE 初始参数: y~py+:_ 光栅高度:80nm
{BD G;e 占空比:40% #$,b )Uy 参数范围: W>E|Iv[o 光栅高度:50nm—150nm OJ<V<=MYZ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4l_~-Peh 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ?rQIUP{D7
g 4lk
")3$. '5Dg 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 6f;20dn6 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 <!PbD “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 n fMU4(: 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 w*gG1BV +.66Ky`|[ 10. 优化@193nm结果 ?PU7xO;_ *^p^tK
GNoUn7Y 优化结果: Gg5+Ap D 光栅高度:124.2nm 2:;; 占空比:31.6% v=E(U4v9e Ex透过率:43.1% 7~nuFJaTI 偏振度:50.0 otdm rw| 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 0!q@b B[;aNyd< 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 [(Ihu e 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 <!derr-K 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 G@o\D-$ d,0Klew 11. 300nm到400nm波长范围的优化 !OMl-:KUzE
x]~&4fp 0uJ??4N9 初始参数: Z^#u n 光栅高度:80nm (E7C9U* 占空比:40% +*x9$LSD 参数范围: #2?3B 光栅高度:50nm—150nm \?"kT}.. 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F_nXsKem 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% NPLJ*uHH z#/"5 l
y`8jz,&. 优化结果: c2fw;)j&X 光栅高度:101.8nm !Mj28 占空比:20.9% 8Bx58$xRq Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) =!DpW VsQ 偏振对比度:50.0 FA}y"I'W 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。 \-r"%@OkW
>lF@M- 12. 结论 E*d UJ.>
'm.+ S8 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) /NQ
PTr 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 jm,c Vo (如Downhill-Simplex-algorithm) ?7A>|p?" 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。
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