案例315(3.1) J+u z{ 5ajd$t 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 -ZH6*7!
+[":W?j 1. 线栅偏振片的原理 WelB"L v[]&yD 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 H`OJN.
2. 建模任务 <O3,b:vw
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全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 RG6U~o1
偏振元件的重要特性: E*s8 nQ"
偏振对比度 lZJbQ=K{
透射率 /DX6Hkkj %
效率一致性 @n;$Edza/
线格结构的应用(金属) RA*W Ys&xb 4Un%p7Y~ 3. 建模任务: $
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x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
|3C5"R3ZGO 4. 建模任务:仿真参数 'wjL7PI
fl+2'~ 偏振片#1: zt2#6v 偏振对比度不小于50@193nm波长 >k8FUf(c 高透过率(最大化) jg3T1ROL 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 6Ao{Aej| 光栅材料:钨(适用于紫外波段) O^r,H,3S 偏振片#2: s&L 6C[ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?sclOOh 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 64l(ru< 光栅周期:100nm k3UKGP1 光栅材料:钨 F/:Jp3@
6]fz;\DgP 5. 偏振片特性 )|B3TjHC
-J^t#R^$` 偏振对比度:(要求至少50:1) mI,!8# K9c5HuGy
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~ekV*,R" 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (tQ0-=z
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)26_7.| <CN+VXF 6. 二维光栅结构的建模 lx&;?QQ
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)<vuv9=k\%
该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 hIFfvUl
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 mH9_HK.C
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 L)3JTNiB
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CDT3&N1'R 7. 偏振敏感光栅的分析 H",q-.!
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可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 F~x>\?iN
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) JQH>{OB
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 n0opb [ ? 8. 利用参数优化器进行优化 kGW4kuh)/q
m!Fx# 7(B"3qF8|
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 h5}:>yc
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 M6H#Y2!ZbC
在该案例种,提出两个不同的目标: o$k9$H>Na
#1:最佳的优化函数@193nm 'L8B"5|>
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QN^AihsPi %)sG 34 9. 优化@193nm
Mc<O ~ zA*I=3E(
/Gvd5 初始参数: UOcO\EA+ 光栅高度:80nm Qb?eA 占空比:40% ,g:\8*Y>' 参数范围: xH>2$ ;f 光栅高度:50nm—150nm j S<."a/n 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) }S6"$R 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 N_R(i3c6U!
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`R,g_{Mj 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 !Hx[
`3 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。 >6A8+= “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 nP#|JRn= 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 L<0eIw MhZ\]CAs9 10. 优化@193nm结果 k.!m-5E 2dnyIgi
cCO2w2A[* 优化结果: dQJ)0!B 光栅高度:124.2nm -;j
'=? 占空比:31.6% \&b1%Asyz Ex透过率:43.1% UQ}#=[)2e 偏振度:50.0 cA{7*=G? 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。 >Qx
:l#B 4N8(WI"4S 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。 Zce/& 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。 90UZ\{"> 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。 bz|-x"qk k%%0"+y#a 11. 300nm到400nm波长范围的优化 -d_7 q
mY&(&'2T" CJe~>4BT 初始参数: 9z kRwrQ 光栅高度:80nm XB;C~: 占空比:40% D2]i*gs 参数范围: |H
,-V; 光栅高度:50nm—150nm R?iC"s! 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jW;g{5X 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% A^vvw~!d jKr>Ig=$tA
D8f4X
w}= 优化结果: T,/:5L9 光栅高度:101.8nm kV:T2}]|H 占空比:20.9% l$ufW| Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ,$(a,`s) 偏振对比度:50.0 ?g9oiOhnG 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。 PauF)p
0bl 8J5Ar5 12. 结论 nR8r$2B+t
U5ME`lN*` 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) QE+HL8c^s 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 SaFNPnk= (如Downhill-Simplex-algorithm) 1"f)\FPGe 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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