紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) /WX
0}mWu {s/u[T_D2 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。 &XE eJ qwx{U 1. 线栅偏振片的原理
Y;[#~3CA +rA:/!b)Y
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 uEPdL':}2 2. 建模任务 eED@Z/~6 N)H
_4L iAAlld1 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 d|c>Y( 偏振元件的重要特性: vx&jI$t8 偏振对比度 tf+5@Zf]4 透射率 +S3r]D3v/ 效率一致性 n-Qpg 线格结构的应用(金属) C)|{7W c6 tB9b 3. 建模任务:
P)$q
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) -P5M(Rt 4. 建模任务:仿真参数 !gfz4f& !U2Wiks 偏振片#1: [8J/#!B
偏振对比度不小于50@193nm波长 (VxWa#P 高透过率(最大化) *`HE$k! 光栅周期:100nm(根据加工工艺) TT0~41&l 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 1*>lYd8_ 偏振片#2: \?X'U: 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 D\H)uV` 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &74*CO9B9 光栅周期:100nm ZrA
OX'>u9 光栅材料:钨 jcT JTxHM?/G 5. 偏振片特性 bz=B&YR 5ma*&Q8+ 偏振对比度:(要求至少50:1) '#fwNbD ?l3PDorR
?_+h+{/@B !PFc)J 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {J}Zv5 UUF;Q0X
;6?VkF Y_}DF.>I P 6. 二维光栅结构的建模 QE.a2
} PJCRvs|X -]?F 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。 ft"B, 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 n;eK2+}] 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *)2&gQ&%+ #SzCd&hI
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7. 偏振敏感光栅的分析 /puM3ZN Dm"@59x 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。 nEZoF 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) `;@#yyj:_ 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 jtMN )TM 8. 利用参数优化器进行优化 (mOUbO8
bOi`JJ^ 8?L7h\)- 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。 GTw3rD^wg 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 n
2k&yL+a 在该案例种,提出两个不同的目标: y8$TU; #1:最佳的优化函数@193nm bUW`MH7yJ #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 >lo,0oG pN[G?A 9. 优化@193nm tr]=q9
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X 初始参数: +$eEZ;4 光栅高度:80nm xp395ub6 占空比:40% 8?lp:kM 参数范围: %n3lm(-0U 光栅高度:50nm—150nm {%S>!RA 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p&nIUx" 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1k5o?'3& xZ*.@Pkr
tFvc~zz9 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Zd/ACZ[ 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。 MY zyg “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,cR=W|6cQm 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 H0Q.; !^ Z|YiYQl[) 10. 优化@193nm结果 3Z* ' TSQ/{=r
:nuMakZZ 优化结果: wG1A]OJl1 光栅高度:124.2nm @$R[Js%MuO 占空比:31.6% sv<U$M~)X Ex透过率:43.1% QGtKu:c.81 偏振度:50.0 \vBpH'hR,' 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。 0jY#,t?> ORPQ1%tu 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。 KGCm@oy 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。 k<xiP@b{y 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。 \;w+_<zE5{ o|\0IG(\ 11. 300nm到400nm波长范围的优化 \de824 xm@vx}O: WlHw\\ur 初始参数: p)d0ZAs 光栅高度:80nm t'@1FA!)
占空比:40% H\tz"<*`` 参数范围: zi~_[l- 光栅高度:50nm—150nm r>N5^ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _w+ix9Fr? 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% 9/OB!<*V| c?i=6CdD'
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q]BCOfJ( 优化结果: h>,yqiY4p 光栅高度:101.8nm IxwOzpr 占空比:20.9% OczVOb bS Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) e-;$Iv 偏振对比度:50.0 Ic4>kKh 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 {s} @$rW t.m65 12. 结论 >&h#t7< 4C2J yP3 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) ($^XF: #5 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 (KaP=t} (如Downhill-Simplex-algorithm) ?C
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。 ai% fj* BBy"qkTe H"W%+{AR QQ:2987619807 U@v=q9'W
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