紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) Ipe; %as# iJBZnU:Mp 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。 RAC-;~$WB nq=fSK( 1. 线栅偏振片的原理 H =jnCGk ]O."M"B
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 F@BNSs N= 2. 建模任务 rxARJso Ar==@777j K^bn4Nr 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 k$UBZ,=iC 偏振元件的重要特性: KB5{l%> 偏振对比度 _*9Zp1r 透射率 O 2U/zF:X 效率一致性 (`xc3-, 线格结构的应用(金属) SxDE3A-: &BgaFx** 3. 建模任务: PewLg<?,G4
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) hk
I$ow ( 4. 建模任务:仿真参数 <T wq{kt
#d~"bn q;c 偏振片#1: P(`IY+ 偏振对比度不小于50@193nm波长 dY,'6JzC 高透过率(最大化) oZ}e
w!V 光栅周期:100nm(根据加工工艺) }5k"aCno 光栅材料:钨(适用于紫外波段) vXF\PMf 偏振片#2: VxCH}&! 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 VV 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 r!#3>F;B 光栅周期:100nm .\VjS^o&Z& 光栅材料:钨 =T$E
lXwJ wb}tN7~Y; 5. 偏振片特性 <L J$GiU ;VuIQ*@m" 偏振对比度:(要求至少50:1) URAipLvN 3{ci]h`:y8
4M_83WL GYYro&aq{ 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "a: ; JI^w1I, T
P}5aN_v\ 78%2#;;G 6. 二维光栅结构的建模 SCjACQ}- 9hv\%_>o 2C-u2;X2 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ?sO_c3^7z 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !rWib`% 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 z'fS%uI \c]/4C +/
:* 'i\ C?O{l%0 7. 偏振敏感光栅的分析 oI>;O# !hq7R]TC+ 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 I$Z"o9" 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) Rww KPE 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 pk/#+r; 8. 利用参数优化器进行优化 -l\@50,D
lY 1m% /nrDU* 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。 IQM!dC 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 VY F4q9 在该案例种,提出两个不同的目标: ESs)|t h #1:最佳的优化函数@193nm DGU$3w #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 DxYu ;'h7
j*6 9. 优化@193nm <W?,n% !O5UE
xWD wg@ P 初始参数: 8ZN J} 光栅高度:80nm a%AU9?/q# 占空比:40% iz'8P-]K> 参数范围: 4 QDW}5xB 光栅高度:50nm—150nm H`y- "L8q 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ENGw < 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 lj[Bd > TqlUe@E
K9*K4'#R 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 q%JV"9, 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :g,r l\S7 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 t*DM^.@ 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 q)P<lKi #[A/zH|xvV 10. 优化@193nm结果 sST6_b C}!$'C|
I*#~@:4* 优化结果: ^|8cS0dK]Q 光栅高度:124.2nm rGN-jb)T+ 占空比:31.6% vOqYt42
Ex透过率:43.1% #>233< 偏振度:50.0 @<};Bo' 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。 UL oTPx@N ]Rw,5\0 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。 kh`X92~ 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。 4
Hu+ljdjB 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。 _rajm J LJBoS]~ 11. 300nm到400nm波长范围的优化 4TLh'?Xu9 wo*/{KFvh D.HAp+lx 初始参数: >_5D`^ 光栅高度:80nm <cl$?].RE! 占空比:40% t$}+oCnkv 参数范围: 72PDqK# 光栅高度:50nm—150nm E=LaPjEIj 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H(0d(c1s 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% #a/lt^}C* I&^?,Fyy<
1 ft.ZJ 优化结果: %~6+=*(\ 光栅高度:101.8nm p>MX}^6 占空比:20.9% N%^mR>.` Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) >CYg\vas! 偏振对比度:50.0 1XSqgr"3 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。 R+^/(Ws'< @]OI(B 12. 结论 BG'gk#J+f K[ylyQ1 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) x{+rx. 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 >Vn!k N6\ (如Downhill-Simplex-algorithm) p*>[6{$3)O 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。 ag] nVE/
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