案例315(3.1) Ui}%T] z_ L><}H 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。 ?xtP\~
H`NT`BE 1. 线栅偏振片的原理 wE#z)2?`\ )OV2CP 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Il$Jj-)
2. 建模任务 }M~[8f
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nrCr9#
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全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M[?0 ^ FBx
偏振元件的重要特性: ?V4bz2#!1O
偏振对比度 yQquGu
透射率 rIJd(=
效率一致性 Uw->5
线格结构的应用(金属) 1D)=q^\I nmUMg 3. 建模任务: f9La79v
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
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{ 4. 建模任务:仿真参数 xRm~a-rp
a f UOIM 偏振片#1: F+?g0w[' 偏振对比度不小于50@193nm波长 2Z*^)ZQB 高透过率(最大化) @tPptB 光栅周期:100nm(根据加工工艺) <6!/B[!O= 光栅材料:钨(适用于紫外波段) EGK7)O'W 偏振片#2: n^%",*8gD* 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 N6%M+R/Q 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 td(4Fw||1y 光栅周期:100nm ~3qt<" 光栅材料:钨 }Z8DVTpX}
v42Z&PO
5. 偏振片特性 vXeI)vFK
+cC$4t0$^A 偏振对比度:(要求至少50:1) 9M1 UkS$`@ ,2lH*=m;
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Ed
6}GcMhU<r 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )cYbE1=u8>
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yPVK>em5 9Vtn62+ 6. 二维光栅结构的建模 4,?ZNyl
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_BBs{47{E
该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 >m8~Fs0
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =x}p>#o,J
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 jQ9i<-zc
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ZMmf!cKY:' ==Bxv:6 7. 偏振敏感光栅的分析
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可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 xaW9Sj0ZM
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) e~NF}9#A
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 \Ea(f**2B 8. 利用参数优化器进行优化 <,I]=+A
TqTz i=X
B0-
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 HiTj-O
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 s.XLC43Rs
在该案例种,提出两个不同的目标: @]X5g8h
#1:最佳的优化函数@193nm _p\O!y
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 P%Tffsl
`nEe-w^9)I 9. 优化@193nm ^4[|&E:
%)!b254
_e94 初始参数: sL\W6ej 光栅高度:80nm @t<KS& 占空比:40% B),Z*lpC 参数范围:
+z?SKc 光栅高度:50nm—150nm OzS/J;[PO[ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m!_*Q 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 vDcYz,
Jj,fdP#\
9y( 491"o 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 <-F[q'!C1 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 L2\NTNY “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 d0D*S?#8,C 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 M*7:-Tb]C @szr '&\%A 10. 优化@193nm结果 N=~aj7B% %rq/jC
q@Oe} 优化结果: ayh=@7* 光栅高度:124.2nm DBk]2W|i 占空比:31.6% J3,m{%EtNM Ex透过率:43.1% s|d"2w6t 偏振度:50.0 ! ,&{1p 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 E>Lgf&R#W C}Ucyzfr,p 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 XG}9)fT 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 !FHm.E_> 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 %)p?&_ -mY,nMDb 11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;T*o
RS
`$i/f(t6` sX,S]:X 初始参数: "ot#g" 光栅高度:80nm >m#bj^F\ 占空比:40% *5d6Q 参数范围: ky=h7#wdv- 光栅高度:50nm—150nm eH^~r{{R 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) M}x]\#MMY 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% {W$K@vuV;? olca
Z
rWNywxnT 优化结果: SmVL?wf 光栅高度:101.8nm = ow=3Ku 占空比:20.9% <#~n5W{l Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) +~f=L- > 偏振对比度:50.0 <P.'r,"[ 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。 G-eSHv
ciGJtD&P 12. 结论 Js/QL=,
{pk]p~ 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)
e"&QQ-q 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 E_T!|Q. (如Downhill-Simplex-algorithm)
IA680^ 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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