紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) iv_3R}IbX v)_c*+6u 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。 @y7KP$t :JG5)H}j+ 1. 线栅偏振片的原理 F\xIVY -LRx}Mb9
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 X}(X\rp 2. 建模任务 \Hrcf +` ,]wQ]fpt \99'#]\_/E 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^6kl4:{idE 偏振元件的重要特性:
Yc]k<tQ 偏振对比度 36(qe"s 透射率 S?JCi= 效率一致性 S1^/W-yoc~ 线格结构的应用(金属) gU+yqT7= X,l7>>L{g 3. 建模任务: DCiU?u~
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) ,Ohhl`q( 4. 建模任务:仿真参数 Lm=EN%*#9 !9
kNL 偏振片#1: WLXt@dK*u 偏振对比度不小于50@193nm波长 f\=
@jV 高透过率(最大化) }C_g;7* 光栅周期:100nm(根据加工工艺) E*5aLT5!, 光栅材料:钨(适用于紫外波段) j1g$LAe 偏振片#2: k
6[ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eC"e
v5v 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {l$)X 光栅周期:100nm ?
bWc<] 光栅材料:钨 [>?|wQy >= ^2Cqy%x- 5. 偏振片特性 e_ epuki 9)vU/fJ| 偏振对比度:(要求至少50:1) )J @[8 x` seK;TQ3/7
}w35fG^ jm<^WQ%Cc 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i=n;rT $!9U\Au>2
N7"cMAs\G u3 LoP_| 6. 二维光栅结构的建模 q[qX O5 Pzzzv^+ +1cr6a 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 {=
&&J@: 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >Vq07R 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 -
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oL$I(83 7. 偏振敏感光栅的分析 d1g7:s9$0 U`~L}w" 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。 Gq1C"s$4' 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 7CR#\&h` 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 +76ao7d. 8. 利用参数优化器进行优化 nt>3 i! l
V_$<^z| #B?lU"f8q^ 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。 3:WHC3}W 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。
z [[qrR 在该案例种,提出两个不同的目标: 3'L =S #1:最佳的优化函数@193nm F7C+uGTs #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 6rE8P# :yJ#yad 9. 优化@193nm l=P)$O|=w KI\bV0$p<
= =pQ
V[ 初始参数: .u&X:jOE 光栅高度:80nm VgbT/v 占空比:40% ;8MQ'# 参数范围: Q1kM 4Up 光栅高度:50nm—150nm a6h+?Q7uF 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NoF|j57?u' 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3dZj<(. f\$_^dV
fA1{-JzV<4 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 mDA+
.l&)b 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。 @||nd,i`n~ “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w#BT/6W&G 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 D5Rp<PBq, 0r$n 10. 优化@193nm结果 M).CyY;bm Zonn
aEa.g.SZ 优化结果: O`_, _ 光栅高度:124.2nm @>ys,dy 占空比:31.6% @[\zO'| Ex透过率:43.1% @6!Myez' 偏振度:50.0 a|]deJU^ 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 Jc]k\U 2Gj)fMK38 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,bM): 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 -e"kJd&V 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Fku<|1}&y 8yOhKEPX 11. 300nm到400nm波长范围的优化 uTO%O}D N b$
8R VS`{k^^ 初始参数: ]NW_oRH 光栅高度:80nm 4%<wxrod 占空比:40% 'Zex/:QS 参数范围: D8*6h)~ 光栅高度:50nm—150nm vqoK9 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) h{\S '8 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% =?]S8cth .n.N.e
|#xBC+ 优化结果: C^_m>H3b 光栅高度:101.8nm iN0'/)ar 占空比:20.9% &+hk5?c / Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) L|b[6[XTHL 偏振对比度:50.0 eMn'z]M&] 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。 j-i>Jd7 Ed-3-vJej6 12. 结论 spQr1hx< 6N Ogi 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) e6 <9`Xg 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 `d/* sX?k (如Downhill-Simplex-algorithm) B=r+
m;( 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。 @0tX,Z9 ?djH! >lJTS t5{ QQ:2987619807 K0I.3|6C
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