案例315(3.1) k/`i6%F#m 1j3=o }m 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。 MW@ DXbKVl
Y6eEGo"K.+ 1. 线栅偏振片的原理 rz6jx \C/z%Hf7- 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 c4|so=
2. 建模任务 \3^Pjx
0|C[-ppr
lO2k<
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @d)a~[pm
偏振元件的重要特性:
5-'vB
偏振对比度 Y><(?
透射率 R<g =\XO'y
效率一致性 < l[`"0
线格结构的应用(金属) )BLmoJOf *Q/E~4AW|t 3. 建模任务: lG]GlgSs
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
k,]{NO
4. 建模任务:仿真参数 .
bG{T|
NgxO&Zp 偏振片#1: M[,^KJ! 偏振对比度不小于50@193nm波长 *|'}v[{v^9 高透过率(最大化) Yq;&F0paK 光栅周期:100nm(根据加工工艺) cdsQ3o 光栅材料:钨(适用于紫外波段) dofR)"<p,^ 偏振片#2: Y n>{4BZ># 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 n4*'B* 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 c~oe,9 光栅周期:100nm =g2\CIlVU6 光栅材料:钨 Fe4esg-B<
<4NQL*|> 5. 偏振片特性 b-b;7a\N
w:R]!e_6\9 偏振对比度:(要求至少50:1) nDn{zea7 !:J<pWN"
,CW%JIM
*]9XDc]{j1 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p;ZDpR
2V< # Y
0C7" 3l \]GGVI;u 6. 二维光栅结构的建模 qid1b
b
V,'FlU
"j;!_v>=f`
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。 %>]#vQ|
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 % NwoU%q
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 sp,(&Y]US
P#9-bYNU
WFks|D:sB Ua!Odju*w 7. 偏振敏感光栅的分析 v_.j/2U
C$0ITw
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 0Cv4/Ar(
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) /^WE@r[:
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 *Ag, kW" 8. 利用参数优化器进行优化 n]Ebwznt-
6P6Jx; (BhL/A 4
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 |W/Hi^YE2
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 F6h/0i
在该案例种,提出两个不同的目标: M{y|7e%K
#1:最佳的优化函数@193nm "URVX1#(r
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 -hm9sNox [/n'@cjNZ 9. 优化@193nm EID(M.G aGe \.A=
QTJrJD 初始参数: vV2o[\o^ 光栅高度:80nm 34^Q5B~^J 占空比:40% y& Gw.N}<r 参数范围: Zj5NWzj
X 光栅高度:50nm—150nm >EyvdX#v 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]lC4+{V 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J\9jsx!WQ
F\l!A'Q+t
1gO//fdI 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 8cequAD 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8Na}Wp;|Gi “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 047*gn.b 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 SlM>";C\ )E_!rR 10. 优化@193nm结果 vHoT@E#}' AZ]Z,s6
1j8 /4: 优化结果: ">rsA&hN- 光栅高度:124.2nm :Fq2x_IUE 占空比:31.6% d;IJ0xB+by Ex透过率:43.1% vQE` c@^{ 偏振度:50.0 h/w] 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 4j2~"K #zh6=.,7 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 *
N2#{eF&] 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 HE4`9$kVLr 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。 *(>F'>F1" Ji)%Y5F 11. 300nm到400nm波长范围的优化 noWRYS %
4"`=hu Q @|JPE%T 初始参数: n C\(+K1% 光栅高度:80nm dpl"}+ 占空比:40% Z%(Df3~gmm 参数范围: f4qS OVv
光栅高度:50nm—150nm UzP@{? 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ci#Zvhtkr 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% K]lb8q}Z~ G=+!d&mbg
>c~9wv 优化结果: Ta!m%=8 光栅高度:101.8nm W`
6"!V 占空比:20.9% PkZf(=-X
Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) exGhkt~ 偏振对比度:50.0 fwz5{>ON] 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。 !M#?kKj
96^1Ivd 12. 结论 vgd}09y
fbW,0 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) A@fshWrl% 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 1`7]C+Pv (如Downhill-Simplex-algorithm) q|de*~@-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。
|>m# m*{S