紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) 1qe^rz| gj,J3x4TK/ 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。 :5{@* i q:Q$z& 1. 线栅偏振片的原理 +~Ay h[V ~+egu89'TU
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 QCfpDE} 2. 建模任务 pHB35=p28 oQ nk+> }% Zw][c7% 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ('q vYQ 偏振元件的重要特性: Lu 39eO6 偏振对比度 V55J[s*6! 透射率
c dbSv=r 效率一致性 bxSKe6l 线格结构的应用(金属) 7&1~O# aSkx#mV 3. 建模任务: Cw&D}
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) 8]":[s6x 4. 建模任务:仿真参数 kdh9ftm*\ qmeml_(W 偏振片#1: gQ=POJ=G 偏振对比度不小于50@193nm波长 36x:(-GFq 高透过率(最大化) 7E3SvC|M 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Rgfhs[Z 光栅材料:钨(适用于紫外波段) s.^9HuM 偏振片#2: zk'K.!
`^ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :LiDJF 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 | 58!A] 光栅周期:100nm &^n>ZY, 光栅材料:钨 p?$G>nkdq PT#eXS9_ 5. 偏振片特性 ~]W[ {3 ; Dbdzb m7 偏振对比度:(要求至少50:1) (:-Jl"&R@ aXbNDj
][
2\63&C^ ]vQ?]d?>a 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 3V
Mh) =ym
L>Oy7w)Y "Z 2Tc) 6. 二维光栅结构的建模 |@ZqwC= ^jha:d g"]<J& 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。 .pIR/2U\F 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :#w+?LA* 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 3Wb2p'V7$? *$Lz2 ]
|3,yq^2 ,t%CK!8 7. 偏振敏感光栅的分析 Vv]$\`d# WiNr866nB 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 m c\ C 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) J7ktfyQ0W 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ,.oa,sku 8. 利用参数优化器进行优化 jj3Pf>D+k
Y$x"4=~ y
Tw',N{ 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。 4aN+}TkH@G 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 [T 4 pgt'H 在该案例种,提出两个不同的目标: Ep<!zO| #1:最佳的优化函数@193nm <+\k&W&Y|y #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 pfL2v,]g b~/Wnp5 9. 优化@193nm mX@j oE!hF }O
nOoKGT 初始参数: W1?!iE~tO 光栅高度:80nm gHvW
e 占空比:40% abICoP1zQ 参数范围: "J P{Q 光栅高度:50nm—150nm
$-$5ta{s 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L2CW'Hd 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 tg7C;rJ -_2Dy1
qSEB}1 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 M)"]$TM 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。 AZxrJ2G “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5;FP.{+ 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Y_[g_ h4XcKv+ 10. 优化@193nm结果 ;23=p=/h 3VcT7y*{P
*CeQY M 优化结果: j6tP)f^tD 光栅高度:124.2nm 1Q&cVxA"\ 占空比:31.6% 0 W~.WkD Ex透过率:43.1% H\)gE> 偏振度:50.0 d[Rb:Yw 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。 20rN,@2< FNz84qVIx' 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。 *>e~_{F 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。 cP*c(k~N 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。 rD0k%-{{ gI)w^7Gi 11. 300nm到400nm波长范围的优化 j';n8|Y9 cy1\u2x_` o-SRSu 初始参数: Y*Y&)k6t 光栅高度:80nm 'rS'B.D 占空比:40% )UR1E?' 参数范围: R'G'&H{N 光栅高度:50nm—150nm C0\%QXu 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _/|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% ':,>eL#+uV \HCOR, `T
'Z\{D*=V8 优化结果: *Jb_=j*) 光栅高度:101.8nm oz%h)#; 占空比:20.9% 7 ,$ axvLw Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) {hxW,mmA 偏振对比度:50.0 1 h<fJzh 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。 azvDvEWCQZ yrO?Np 12. 结论 XDHLEG-u( clHM8$ 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) mH'\:oN 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 Nt HbwU, (如Downhill-Simplex-algorithm) (.PmDBW 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。 h=hoV5d@
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