紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) pb6 Q?QG, dhs#D:/{9 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。 Y6+k9$h _En]@xK3& 1. 线栅偏振片的原理 O8iu+}]/6 ?f9$OLEB
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 o;%n,S8J|^ 2. 建模任务 We|-5 vmMV n-\# ')r D?Z9 ^ 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x)d2G6x 偏振元件的重要特性: XQ4dohGCP 偏振对比度 Y5Ft96o))x 透射率 V!\n3i?i 效率一致性 A7.JFf> 线格结构的应用(金属) T4l-sJ'| Qf"6PJ 3. 建模任务: K7+^Yv\YQx
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) p
FXd4* 4. 建模任务:仿真参数 ,b.kw}k j\nE8WH 偏振片#1: 38<~R 偏振对比度不小于50@193nm波长 xu`d`!Tx 高透过率(最大化) H7y&N5.V 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 1k*n1t): 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 7=L:m7T 偏振片#2: S$Qr@5 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2&suo!ig 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 (/To?` 光栅周期:100nm u!m,ilAnd 光栅材料:钨 nl.~^CP ^
yY{o/6 5. 偏振片特性 lR|$*:+ $:xF)E 偏振对比度:(要求至少50:1) InAU\! ew (N&k}CO]W
,<`|-oa .ruqRGe/ 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) rE!G,^_{ ]JkpR aP$
_G_ &Me0 Z $ p^v*y 6. 二维光栅结构的建模 eUzU]6h 6z1aG9G %ZJ),9+ 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。 ~ra#UG\Y8 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 m$j
n5: 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^yzo!`)fso #L|JkBia
>OF:"_fh >u'/$k 7. 偏振敏感光栅的分析 Ah(\%35& WO.}DUfG+ 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。 4SX3c:> 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) O('i*o4!} 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 R^mu%dw)(% 8. 利用参数优化器进行优化 xCDA1y;j
>cvE_g"?C I{i:B 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。 O>)n*OsS 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 l}U~I
3}). 在该案例种,提出两个不同的目标: 1]a*Oer} #1:最佳的优化函数@193nm :)^#
xE( #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ,3fuX~g B}l}Aq8 9. 优化@193nm #QJ4o_ n.;5P {V1
<lg"M;&Ht 初始参数: $9j>VGf= 光栅高度:80nm '91u q 占空比:40% Yc.
~qmG/z 参数范围: Vq)|gF[6i 光栅高度:50nm—150nm Bd N{[2 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) / h2*$ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J
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c_D,MW\IC 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ]$XBd{\D{ 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 #XYLVee, “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2V=FWuXC" 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Gdc~Lh 8CN7+V 10. 优化@193nm结果 g4.'T51 .:|#9%5
],fwZd[t 优化结果: %~8](]p 光栅高度:124.2nm )ZQ9a4% 占空比:31.6% TQbFI;\ Ex透过率:43.1% toYg$IV 偏振度:50.0 {Vt^Xc 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。 J1u@A$4l? EP*["fx 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 8h@)9Q]d\ 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 hK9t}NE.O 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Xdp`Z'g qMW%$L\HA 11. 300nm到400nm波长范围的优化 8g2-8pa{ 6\S$I5 R;Gl{ 初始参数: .9[8H:Fe 光栅高度:80nm c}I8!*\ 占空比:40% M~g~LhsF 参数范围: zDGg\cPj9 光栅高度:50nm—150nm R>YMGUH~w 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .$ P2W0G 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% Ep,0Z*j M#8Ao4
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KI 优化结果: sgb+@&}9n 光栅高度:101.8nm Z%HEn$t 占空比:20.9% *nUpO] Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) -XDP-Trk 偏振对比度:50.0 *F%ol;|Q 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 9'/ |?I <*6y`X 12. 结论 #K,qF* ;o)`9<es!2 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) n[cyK$" 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 zN8V~M; (如Downhill-Simplex-algorithm) {p lmFV 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。 ;P0Y6v3 Pu\DYP:(
j5VRv$P QQ:2987619807 fE7a]REK
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