紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) i$jzn
ga 6Q~(ibKx 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 (p!w`MSv m+ =L}[ 1. 线栅偏振片的原理 ^$x1~}D -A(]U"@n
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 M=t;t0 2. 建模任务 (/e[n.T QnH;+k
ln T%TfkQ__d 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 557%^)v 偏振元件的重要特性: ,(v=ZeI 偏振对比度 go!jx6~;x 透射率 WCL#3uYk" 效率一致性 &, %+rvo} 线格结构的应用(金属) GbfA-\ a2. @Zyz 3. 建模任务: S '(K
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) yP*oRV%uX 4. 建模任务:仿真参数 Mq Q'Kjo 2"pFAQBw~i 偏振片#1: ,UATT]> 偏振对比度不小于50@193nm波长 X 3(CY`HH[ 高透过率(最大化) Rxl/)H[Lc" 光栅周期:100nm(根据加工工艺) qE@H~& 光栅材料:钨(适用于紫外波段) :P?zy| aBi 偏振片#2: ()ZP=\L 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eQ80Kf~ 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +T8]R7b9 光栅周期:100nm z"$huE>P6 光栅材料:钨 n,*E
s/\ Q4B(NYEu( 5. 偏振片特性 >7(7 <Url&Z 偏振对比度:(要求至少50:1) >goG\y @ev8"JZ1
B]wfDUG $m[*)0/ 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @M=\u-jJ. ~zcB@; :
$LHF=tYS _qU;`Q 6. 二维光栅结构的建模 wY{!gQ 5z@QAQ PD`EtkUnv 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Hq0O!Zv 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !I+F8p 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .s`7n
*xz 0ra+MQBg
@jT=SFf i/aj;t 7. 偏振敏感光栅的分析 JK^pb0ih 3 adF) mh 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 }cd-BW 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) Z/+H 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 my*E7[ 8. 利用参数优化器进行优化 a
@i?E0Fr
Dy^A??A[E} :,pdR>q%(y 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 uE^5o\To 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Q'c[yu 在该案例种,提出两个不同的目标: NzC&ctPk #1:最佳的优化函数@193nm _GsHT\ #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 y7-daek A"Sp7M[J 9. 优化@193nm `V=F>s$W #bCzWg
!DZ4C. 初始参数: R7ExMJw 光栅高度:80nm #(1R:z\: 占空比:40% .(X!*J]G 参数范围: yCZ[z
A 光栅高度:50nm—150nm Qo])A6$IU 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (&xIBF_6 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .y2np eGi|S'L'
&D#B"XI 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 g7O,
< 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 d;E
(^l “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <c]? 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 =`MMB|{6 i$dF0.}Q 10. 优化@193nm结果 DP=\FG"}x ({9P,
D~2
Yy4l -} " 优化结果: a.B<W9$` 光栅高度:124.2nm Ahrtl6@AS 占空比:31.6% [J+]1hCZ| Ex透过率:43.1% jU_#-<'r 偏振度:50.0 mcLxX'c6<h 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。 WkSv@Y, _[8sL^ 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。 ^|lG9z%Foy 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。 $S2kc$'F 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。 ;1L7+.A N3o
kN8d 11. 300nm到400nm波长范围的优化 </33>Fu) (m&''yaH &1M#;rE;D# 初始参数: _T (MMc 光栅高度:80nm A]AM|2 D 占空比:40% #PZBh 参数范围:
Sn-D|Z 光栅高度:50nm—150nm axLO: Q, 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]R6Z(^XT,E 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% ky0,#ZOF I oFtfb[
:IX_}| 优化结果: ]]lM) 光栅高度:101.8nm +e( (! 占空比:20.9% un(fr7NW Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) .9KW|(uW 偏振对比度:50.0 Ps9YP B- 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。 Uiu9o]n w"?E=RS 12. 结论 OvtiFN^s' i*ji 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) (h>+ivf| 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 A3mS Sc6 (如Downhill-Simplex-algorithm) dX;G[\ 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。 H\ONv=}7I ?8aPd"x }*3#*y " QQ:2987619807 ~#V1Gunq
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