紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) N_ UQ )2xE z 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。 GL1'Zo '"y}#h__T 1. 线栅偏振片的原理 M\Se_ /Rj#sxtdw
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 zj<ahg%z 2. 建模任务 2
P=[ )zU: i[\w%(83Fi 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 yL6^\x 偏振元件的重要特性: (
#*"c 偏振对比度 )l&D]3$6K 透射率 *i^`Dw^~y 效率一致性 @}Zd (o 线格结构的应用(金属) nZfs=@w:y sYJL-2JX 3. 建模任务: ow$q7uf
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) zJ+3g! 4. 建模任务:仿真参数 K UKACUL OOnX` 偏振片#1: XVt/qb%)r 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?]c+j1i 高透过率(最大化) FZF @ 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 7Y1GUIRa3 光栅材料:钨(适用于紫外波段) )P?IqSEA% 偏振片#2: y`yZR
_ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 aBhV3Fd[B 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Tk*w3c"$ 光栅周期:100nm .63=(o 光栅材料:钨 qj!eLA-aD T dk
,&8 5. 偏振片特性 %y&]'A o:"anHs 偏振对比度:(要求至少50:1) :]PM_V| y+9h~,:A
g JjN<&, ecj7BT[mLI 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "7,FXTaer N>|XS
,
G,XPT,:% Tde0 ~j} 6. 二维光栅结构的建模 "0CjP+1k O/Rhf[7v* ujr(K=E 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。 hIYTe 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 .&1C:> 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 t
P"\J(x -oyO+1V
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|+rJ?Z #Yuvbb[ 7. 偏振敏感光栅的分析 }tG3tz0%fX + H_WlYg- 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。 UG;Y^?Ppe5 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) 2;$k(x] 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qQ0C ? 8. 利用参数优化器进行优化 egk7O4zwP
~rD={&0 !ABiy6d 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。 (;_FIUz0 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 'zZcn" +! 在该案例种,提出两个不同的目标: l"(6]Z 4 #1:最佳的优化函数@193nm $HJTj29/ #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 i3VW1~ .8 1L nyWZ 9. 优化@193nm @U{<a# ({^9<Us
Rp9fO?ZjHt 初始参数: 0aI;\D*Ts 光栅高度:80nm FV39QG4b4 占空比:40% "O[j!fG8, 参数范围: "2?l{4T\ 光栅高度:50nm—150nm N K]B? 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ccFn.($p?, 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 U]|agz> bzN-*3YE=
errH>D~ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 #R0A= ! 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。 FQz?3w&ia “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 LQYy;<K 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 h}`!(K^;3 +|iYg/2 10. 优化@193nm结果 )E#2J$TD [,RI-#n
l v&mp0V+ 优化结果: }A=y=+4j 光栅高度:124.2nm #oeG!<Mn 占空比:31.6% *OJ/V O Ex透过率:43.1% Kv'n:z7Md 偏振度:50.0 IP`6bMd 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 "\W-f )4>2IQ 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 h^9"i3H 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 b-U
eIjX 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 9>zcBG8f 7;@ST`cC 11. 300nm到400nm波长范围的优化 g"s$}5{8: TGXa,A{ 9Jf)!o8 初始参数: aprm0:Q^ 光栅高度:80nm U[L9*=P; 占空比:40% oI:o"T77sA 参数范围: zya5Jb:Sg 光栅高度:50nm—150nm `\`> 0hlu 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -oeL{9; 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% 0~wF3BgV /={Js*
7]xm2CHx5 优化结果: <~TP#uAz 光栅高度:101.8nm /+*#pDx/zW 占空比:20.9% )#|<w9uec Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) <!-sZ_qq 偏振对比度:50.0 DFhXx6] 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。 NN0$}ac p Xs&TJ8a 12. 结论 fO'Wj`&a Zwcy4>8 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) |@ ,|F:h<M VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 j'[m:/ (如Downhill-Simplex-algorithm) c_aZ{S 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化,并满足独立的要求。 o1&:ry 4'$g(+z W$U0[^1 QQ:2987619807 (,^*So/
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