案例315(3.1) gUHx(Fi[4 28x:]5=jb 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。 @M&qH[tK-A
N977F$Bo 1. 线栅偏振片的原理 20?@t.aMp U\GuCw 带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 S?<hs,
2. 建模任务 X<mlaXwrA
%:e.ES
SI,
t:=D
全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 _:7:ixN[Ie
偏振元件的重要特性: 8T?D#,/
偏振对比度 am+w<NJ(us
透射率 DVz_;m6)
效率一致性 pj#l s
线格结构的应用(金属) 0S2/,[-u+ 0,5)L\{
R 3. 建模任务: E4,
J"T|@
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图)
za!8:( 4. 建模任务:仿真参数 Yan}H}Oq
9:,ZG4s 偏振片#1: \-8S" 偏振对比度不小于50@193nm波长 >PK 6CR 高透过率(最大化) %00cC~}4 光栅周期:100nm(根据加工工艺) A~({vb' 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 6_g:2=6S 偏振片#2: #7['M;_ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;cfPS 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 b} FhC"'i 光栅周期:100nm 2{<o1x,Ym 光栅材料:钨 DR7 JEE
$i@I|y/ 5. 偏振片特性 :}z`4S@b
pGd@%/]AO 偏振对比度:(要求至少50:1) FxmHy{JG xauMF~*
_p^$.\k"
K<q#2G0{ 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b|e1HCH
a:Nf+t
\,ne7G21j h"7~`!"~ 6. 二维光栅结构的建模 "!ks7:}v
83J63Xa
1my1m
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。 $,zW0</P*l
通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {gh<SZsE
通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9yz@hdG
dhjX[7Bl9
uS5G(} [ 6MNr H 7. 偏振敏感光栅的分析 WPAT\Al&AE
u+^KP>rM(
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 1,P\dGmu
偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) }U '
此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 C1>zwU_zo 8. 利用参数优化器进行优化 Q5lt[2Zyzd
3CH>!QOA /DjsnU~3
利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 H:S<O%f
如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 j
WSgO(y
在该案例种,提出两个不同的目标: udXzsY9Ng
#1:最佳的优化函数@193nm '{-Ic?F<P
#2:在300nm至400nm间一致性优化函数 <4n"LJ9 {Fqwr>e 9. 优化@193nm /b\c<'3NY D5!#c-Y-
N0%q66]1 初始参数: 'E&tEbY 光栅高度:80nm `NTtw;%Y 占空比:40% E]v?:!!ds 参数范围: ,}O33BwJp 光栅高度:50nm—150nm E*h!{)z@F 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \t5_V)P 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w3z'ZCcr;"
I{h KN V
M4D @G 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 '4_c;](W 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 F-$!e?,H “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 \KzH5 ? 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 cK >^8T^ &>B"/z 10. 优化@193nm结果 I\x9xJ4x ,`02fMOLc
+xvn n 优化结果: ALV(fv$cD 光栅高度:124.2nm 4$WR8 占空比:31.6% %`QgG Ex透过率:43.1% I)yF!E & 偏振度:50.0 :Nv7Wt! 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。 f%i%QZP K7([Gc9 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。 ([
-i5 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。 [uK{``" 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。 H\qZu%F' h!v<J 11. 300nm到400nm波长范围的优化 uT'l.*W6i
'
,S}X\ % P Ex 初始参数: $dXx@6fP 光栅高度:80nm iPCCTs 占空比:40% q2s0g*z 参数范围: ".%d{z}vz 光栅高度:50nm—150nm :o .+<_& 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) El@*Fo 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% ZX64kk+ [`oVMR
<e?Eva%t` 优化结果: [61*/=gWe 光栅高度:101.8nm "TJ*mN.i{} 占空比:20.9% WubV?NX;EF Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) A= 5Ebu!z 偏振对比度:50.0 ,oh;(|= 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。 C l,vBjl h
8*@{}O## 12. 结论 fggs
;Le
gFKJbjT| 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) W>i"p~! 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 -YAtM-VL (如Downhill-Simplex-algorithm) ]/H6%"CTa 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。
AB`.K{h