案例315(3.1) Bj4c_YBte $!. [R} 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。 3<<wHK;)
K_Y{50# 1. 线栅偏振片的原理 *JX$5bZsI `^{G`es 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Z?xaXFm_
2. 建模任务 tH;9"z#
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9;XbyA]
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 -w2^26ax
偏振元件的重要特性: 7Z:3xb&>
偏振对比度 KB~1]cYMp
透射率 gzi=+oJ|4
效率一致性 5P #._Em
线格结构的应用(金属) 6!0NFP~b V^FM-bg%9 3. 建模任务: !-T#dU
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
:T$}@& - 4. 建模任务:仿真参数 r)>'cjx/
.(Ux1.0C 偏振片#1: {BM:c$3@j 偏振对比度不小于50@193nm波长 |%8t.Z 高透过率(最大化) @ A8y!< 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Z(RsB_u5 光栅材料:钨(适用于紫外波段) FEhBhv|m 偏振片#2: o7+<sL 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 1f^oW[w& 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 zx"EAF{ 光栅周期:100nm hU( 光栅材料:钨 0e"KdsA:<U
yD3vq}U! 5. 偏振片特性 M6cybEk`
PC@HNto{ 偏振对比度:(要求至少50:1) F !v01]O N%:uOX8{
o(v`
7>7n|N 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) o+OX^F0
% O%;\t
mhIGunK;+ 3<FqK \P 6. 二维光栅结构的建模 ^{yb4yQ
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myXGMN$i
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。 4ybOK~z
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 056yhB
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 uJ=&++[
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(1{OQ0N+x "OUY^ cM 7. 偏振敏感光栅的分析 tMf5TiWu@
(ce)A,;
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。 b,HXD~=
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) Np9Pae'
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 T;3~teVYB 8. 利用参数优化器进行优化 mNe908Yw
D0f7I:i1 *sfz+8Y
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。 Obc,
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 3 5-FD{
在该案例种,提出两个不同的目标: 5.0;xz}#y
#1:最佳的优化函数@193nm zSsogAx
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 QQHC
1 c$A}mL_ 9. 优化@193nm Z+J~moW ` Qw%0<~<
nYRD>S?uz 初始参数: H'EBe;ccM 光栅高度:80nm jq/{|<0 占空比:40% :]C\DUBo 参数范围: *LmzGF| 光栅高度:50nm—150nm 71&`6# 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) WFeaX7\b 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Yic'p0<
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jaux:fU
n |,} 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 E\}Q9,Z$ 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。 >273V+dy “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 9*|An 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 @qJv m}
=<@b:l 10. 优化@193nm结果 )./'RE+(k &P8Q|A-u
wVs |mG" 优化结果: HoM8V"8B 光栅高度:124.2nm 8J9o$Se 占空比:31.6% p:U{3uN 62 Ex透过率:43.1% 1G8t=IA%D 偏振度:50.0 i%B$p0U< 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。 p7O4CP>9[ 9Bmgz =8 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。 !lB,2_ 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。 wA)R7%& 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。 Fn%:0j wY}+d0Ch 11. 300nm到400nm波长范围的优化 {la^useg[
t!Av[K 3?/} 初始参数: &l|B>{4v 光栅高度:80nm q`;URkjk 占空比:40% N=L
urXv 参数范围: 55N/[{[ 光栅高度:50nm—150nm `Op
";E88 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tbk9N( R 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% <$9AP 9k"nx ,"
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gcT 优化结果: `0 F"zu 光栅高度:101.8nm |s`q+ U - 占空比:20.9% !!K=v7M Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) "ChBcxvxb: 偏振对比度:50.0 ?
8!N{NV 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 )d1,}o
y.eBFf 12. 结论 B'0Il"g'
n2O7n@8 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) }&naP VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 cE]kI,Fw,M (如Downhill-Simplex-algorithm) 3i$AR 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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