紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) *na?n2Yzt O nQdq^UB 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。 #@<9S{F q$I:`& 1. 线栅偏振片的原理 3k#~yaoI [sB 9gY(
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ck?YI]q| 2. 建模任务 -f*P
nxg _ODbY;M _S>JKz 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 QQWadVQo 偏振元件的重要特性: }zhGS!fO 偏振对比度 'Ut7{rZ5 透射率 0lhVqy}:}o 效率一致性 !1e6Ss 线格结构的应用(金属) ^#-nE7 %CK^Si%+ 3. 建模任务: |*}4 m'c
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) BNL;Biyt7 4. 建模任务:仿真参数 E?_Z`*h .l.a(_R 偏振片#1: /~zai} 偏振对比度不小于50@193nm波长
` @nl 高透过率(最大化) Q~Hy%M%R3 光栅周期:100nm(根据加工工艺) (1#J% 光栅材料:钨(适用于紫外波段) rqY`8Ry2M 偏振片#2: sBcPq SMby 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?Y@N`S 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 q
FAT]{{ 光栅周期:100nm e)(wss+d7P 光栅材料:钨 hEp(A8g)bQ zAiXo__x 5. 偏振片特性 x QIq^/F0 {WYX~Mvvj 偏振对比度:(要求至少50:1) E{|W(z,
,^C--tgZJg
ZzSz%z_sE /pT=0= 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZjF 4v <ZNzVnVA
#w' kV# "g1)f"pL 6. 二维光栅结构的建模 ~{jcH "thdPZ ~vyf4TF<# 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。 oM>Z;QVRC: 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5yP\I+Fm 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 |'B7v i) .=s&EEF
~XOTs R}!:'^ 7. 偏振敏感光栅的分析 TA4!$7b$ lE4HM$p
可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 LGw$v[wb 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) Zg{KFM% 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 tM'P m 8. 利用参数优化器进行优化 1pgU}sRk
oY H^_V uFinv2Z' 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。 {#@W)4)cA 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.X_F 在该案例种,提出两个不同的目标: #Up86(Z #1:最佳的优化函数@193nm h eV=)8 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 hYG6 pTCb a6) BqlJ 9. 优化@193nm Ezd_`_@R woGAf)vV#
@~"h62=]
- 初始参数: 1cpiHZa 光栅高度:80nm qKr8)}h 占空比:40% CTq&-l:f 参数范围: h7lDHIQf 光栅高度:50nm—150nm hG12ZZ D 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4R1<nZ"e~ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w"Gm; B4 VJ]JjB
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'!!CeDy 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3u*4o=4e 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。 5YeM%%-S “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |EX(8y 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 >4TaP*_ i@"@9n~ 10. 优化@193nm结果 +0nJ Y5- F@(
:VRNs 优化结果: JfLqtXF[&" 光栅高度:124.2nm v$?+MNks 占空比:31.6% mwHB(7YS, Ex透过率:43.1% jaII r06 偏振度:50.0 Vc\MV0lr 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 n|9-KTe7|* 1\
o59Y 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 '"0'Oua 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 *x@Onj 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 tE<H|_{L 6t[+pL\b 11. 300nm到400nm波长范围的优化 Lt?lv2k=L gY/"cq nP$Ky1y G 初始参数: . qO@Q = 光栅高度:80nm tdBm
(CsN 占空比:40% 0l )~i'' 参数范围: '3/4?wi 光栅高度:50nm—150nm @\0ez<.p} 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KX ,S 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% *2pt%eav =_JjmTy;a
>E;uU[v)I 优化结果: } gyj0 光栅高度:101.8nm QwW&\h[8? 占空比:20.9% x kx^%3dV Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) @vC4[:"pD} 偏振对比度:50.0 -$,TMqM 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ^ Edfv5 N)uSG&S: 12. 结论 ry`Ho8N sBj(Qd 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) LiN$
pwm 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 n9W(bG o (如Downhill-Simplex-algorithm) V,lOt4b 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。 ~7*.6YnI
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