紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) IGT_
5te -/c1qLdQ 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。 ZHlin#" i%PHYSJ. 1. 线栅偏振片的原理 /kU@S y=xe<#L
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 cGta4; 2. 建模任务 So%1RY{) a=.db&;vY n "KJB 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 E)wT+\ 偏振元件的重要特性: 14 'x-w^~k 偏振对比度 MZW
Y 透射率 f^sb0nU 效率一致性 ' 5 qL 线格结构的应用(金属) irb.F>(x RK:sQWG 3. 建模任务: X1[R*a/p
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) TL{pc=eBo 4. 建模任务:仿真参数 1=5'R/k sk6|_ 偏振片#1: Rn(F#tI 偏振对比度不小于50@193nm波长 zw0 r
i6 高透过率(最大化) n;^k 光栅周期:100nm(根据加工工艺) JvJ!\6Q@ 光栅材料:钨(适用于紫外波段) *Gh8nQbh 偏振片#2: A;j$rGx 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _<F@(M5 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'a/6]%QFd! 光栅周期:100nm zHc 4e
光栅材料:钨 rn[}{1I33Q ~uZLe\>K 5. 偏振片特性 9
roth 4f[M$xU&h 偏振对比度:(要求至少50:1) pkV\D qMdtJ(gq
hOL y*% l)PFzIz=V 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }%ZG>LG5J iLd"tn'
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NSw<. -KJ! 6. 二维光栅结构的建模 "ko?att~ q'AnI$! p9 ,\ {Is 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 9k+&fyy 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 7- 3N 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 >;&V~q:di S}p&\w H
031.u<_ O$umu_ 7. 偏振敏感光栅的分析 s?;<F uZ`d&CEh 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。 g*r{!:,t 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) Q~Sv2 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Rw
ao5l=x 8. 利用参数优化器进行优化 C(1A8
voej ~z+ pGbFg& 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。 ]T3BDgu%& 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 !%RJC,X 在该案例种,提出两个不同的目标: u388Wj
#1:最佳的优化函数@193nm 5IE+M #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 SL\y\GaV >]XaUQ- 9. 优化@193nm HSr"M.k5 77&^$JpM
qnk,E- 初始参数: tp0!,ne* 光栅高度:80nm <;,S"e 占空比:40% Va/@#=,q] 参数范围: B:A1W{l 光栅高度:50nm—150nm Sv~1XL W 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :af;yu 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 peTO-x^a- U3|&Jee
.iP G /e 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 WP%{{zR$ 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。 ),y!<\oQ “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 bUAR<R'E 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 )*TW\v`B c2\rjK 10. 优化@193nm结果 =S[FJaIu7 wUIsi<Oj
THbtu*El 优化结果: eA*Jfb 光栅高度:124.2nm +.gf]| 占空比:31.6%
$`XN Ex透过率:43.1% 8W1K3[Jj< 偏振度:50.0 %+7T9>+ 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 @cS1w'= we H@S 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 mOz&6T<| 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 5}d/8tS 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 %];h|[ax] &8X
.!r`f 11. 300nm到400nm波长范围的优化 FQ_%)Ty2 Q0L@.`~ R!_8jD:$ 初始参数: =mi:<q 光栅高度:80nm S`W'G&bCj
占空比:40% 2Pem%HE~P 参数范围: /mMAwx 光栅高度:50nm—150nm }o!#_N0T 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Q2[prrk%j 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% j2o1" p29yaM
\&\_>X., 优化结果: 0U~;%N+lv 光栅高度:101.8nm j5,^9' 占空比:20.9% c9*1$~(v0I Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ]8xc?*i8 偏振对比度:50.0 ~<2 IIR$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,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ==h|+NFa /slm
]' 12. 结论 E VN-<=i^ ~$&:NB1~q 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) \ifK~? 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 PkPDVv (如Downhill-Simplex-algorithm) ?u_gXz;A 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。 /i-xX* J0ZxhxX35 N"Qg\PS_ QQ:2987619807 S1 EEASr!}
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