案例315(3.1) |V9[aa*c K,b
M9>} 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。 LQ+/|_(.
`Q]N]mK 1. 线栅偏振片的原理 vOQ%f?%G\ 80xr zv 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 \2SbW7"/;P
2. 建模任务 Bo 35L:r|
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全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,:_c-d#
偏振元件的重要特性: OM*_%UF
偏振对比度 #c"eff
透射率 mH*ldf;J;=
效率一致性 FpoHm%+
线格结构的应用(金属) %!aU{E|@_ *$f=`sj 3. 建模任务: Kxe\H'rR
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
. [|UNg 4. 建模任务:仿真参数 QY\k3hiqn
JA^o/%a^ 偏振片#1: rK3kg2H 偏振对比度不小于50@193nm波长 PEMkx"h + 高透过率(最大化) i"{O~[ 光栅周期:100nm(根据加工工艺) uuzV,q 光栅材料:钨(适用于紫外波段) fXD+ 偏振片#2: Q*ITs!~Z 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )6|L]'dsZ 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 UaT%tv>}8# 光栅周期:100nm f/Gx}x= 光栅材料:钨 Rr) 5[
o)`PSw= 5. 偏振片特性 WI8}_){ d
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*"V<Z 偏振对比度:(要求至少50:1) ?h<4trYcv kZ]H[\Fs
%mI0*YRma
'Zx5+rM${} 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `Sod]bO
+U
t],a1I.gk
2u{~35 bR\7j+*& 6. 二维光栅结构的建模 Hv,|XE@Y
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d;i|s[6ds`
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。 0K!3Ny9(
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 &@=Jm
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通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 U(&c@u%
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@"w4R6l+* JWVV?~1 7. 偏振敏感光栅的分析 HC`0Ni1
8%rD/b6`
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。 `Rq=:6U;3
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) =SDex.ZK]
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 (;NJ<x 8. 利用参数优化器进行优化 `/|
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:e1h!G dQ:,pe7A
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。 dSI"yz
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 YAi-eL67l
在该案例种,提出两个不同的目标:
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#1:最佳的优化函数@193nm Vax g
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ]m1fo' n ]%2Kx 9. 优化@193nm w,|@e_|J z/?* h
iTxWXij 初始参数: SmXJQ@jN 光栅高度:80nm BR|!ya+_2 占空比:40% z8=THz2f 参数范围: q(sTKT[V 光栅高度:50nm—150nm ,0'GHQWz$ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) j
cd<'\; 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 )\wkVAm
)"x6V""Rb
)Q2Ap& 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Bwg(f_[1 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。 U1`5P!ov “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >t+ ENYb 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ]3r}>/2( V 6}5^W 10. 优化@193nm结果 m\teE]8x 44CZl{pt
?<Qbp;WBo 优化结果: =4TQ*;V: 光栅高度:124.2nm ~M~DH-aX 占空比:31.6% z']6C9m} Ex透过率:43.1% VoCg,gow 偏振度:50.0 }:$cK(| 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 XG#?fr}L E|pT6 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 T!/o^0w 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 A%w9Da?B 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,fjY|ip QO@86{u#Y 11. 300nm到400nm波长范围的优化 rfV'EjiM}
7cc^n\c?Y rgy
I:F. 初始参数: U~
X 光栅高度:80nm Y e0,0Fpw 占空比:40% q<AnWNheE 参数范围: *QK)
1Y1W 光栅高度:50nm—150nm &%J{uRp 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) w4L()eP#?= 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% i)l0[FNI} Y9BQLu4F
VQIvu)I 优化结果: SIK:0>yK" 光栅高度:101.8nm eKLvBa-{@ 占空比:20.9%
}$oS/bo Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) V
x#M!os0 偏振对比度:50.0 w_"d&eYdg0 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。 ?NBae\6r
$f@YQN= 12. 结论 9hr7+fW]t
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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) nbxY'`8F 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 Wvl~|Sx] (如Downhill-Simplex-algorithm) +~n:*\ 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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