紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) e7GYz7 vgy.fP"@ 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。 O;RBK&P x$-kw{N 1. 线栅偏振片的原理 1@OpvO5 rNV3-#kU
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 E:8*o7 2. 建模任务 J*rYw5QB q~> +x?30 k( 0; >)<i 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 H14Q-2U1xa 偏振元件的重要特性: $3"hOEN@5` 偏振对比度 \Vx^u}3O 透射率 [Ep'm 效率一致性 f>6{tI5X 线格结构的应用(金属) H[.)&7M\ %@C8EFl%3 3. 建模任务: I^A>YJW
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) *>W<n1r@] 4. 建模任务:仿真参数 nV8'QDQ:Al q!Ek
EW\n 偏振片#1: 7<WUjK| 偏振对比度不小于50@193nm波长 8:& !F`o 高透过率(最大化) Yd4X*Ua 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 0+iRgnd9? 光栅材料:钨(适用于紫外波段) "mBM<rEn* 偏振片#2:
;wMu 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 [;ZCq!)> 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t[2b~peNI 光栅周期:100nm vNjc 光栅材料:钨 !Np7mv\7 A<|9</9z 5. 偏振片特性 dUa>XkPa\2 goiI*"6M 偏振对比度:(要求至少50:1) GY?u+|Q O W.CU=XU
]8%E'd n`Z}tQ%)o 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }+m4(lpl s@:Yu
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PP ^^}htg 6. 二维光栅结构的建模 H,TApF89A k-jFT3b$ (km
$qX 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。 ^J> m4` 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 (.=Y_g. 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v CsE|eMP CP\[9#]:
]a/dvj} VB90 5% 7. 偏振敏感光栅的分析 h'S0XU
; g5+m]3#t 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。 T+T)~!{% 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) V/xXW= 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 8B-PsS|' 8. 利用参数优化器进行优化 1p~ORQ
XE_Lz2H` %1p-DX6 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。 Z{vc6oj 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 (L4llZ;q 在该案例种,提出两个不同的目标: Ju#j%! #1:最佳的优化函数@193nm l4$ sku- #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 G HQ~{ 8Kl&_-l{b 9. 优化@193nm F^{31iU~CX Y.I~.66s
G?v<-=I 初始参数: *J^FV^E`` 光栅高度:80nm $hCS-9%& 占空比:40% >|RoLV 参数范围: &V
7J5~_ 光栅高度:50nm—150nm r{?qvl!q 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tH; 6Mp;f 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Hc8^w6S1@ Z0H_l/g
5q@s6_"{ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 v(Kj6 ' 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8>j&) @q “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 OU` !c[O 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 vG6*[c8 Cm8h
b 10. 优化@193nm结果 mI<s f?. "4xo,JUf
I/upiq y 优化结果: WYRC_U7 光栅高度:124.2nm 4E=QO!pVv 占空比:31.6% S=S/]]e Ex透过率:43.1% 3%r/w7Fc 偏振度:50.0 0VQBm^$( 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。 h3E}Sa(MQ: IHCxM|/k(M 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。 eQyc< 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。 ?/T=Gk 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。 wvisu\V OR+_s @Yg 11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,Gbc4x 5{+>3J pRlScD_}; 初始参数: z|],s]F>G 光栅高度:80nm vv)O+xt 占空比:40%
,_V/W' 参数范围: (qR;6l 光栅高度:50nm—150nm GMZ6 dK 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) W\0u[IV.x 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% ]qZj@0#7n $<=d[6
1,zc8 >M 优化结果: 4W2.K0Ca 光栅高度:101.8nm 9MJ:]F5+ 占空比:20.9% @6|0H`kv Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) HLthVc w 偏振对比度:50.0 0n4( Rj|}2 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 n(LO`{ im+g|9@% 12. 结论 S{F\_'% ^; U}HAY 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) w AdaP9h VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 N0$
uB" (如Downhill-Simplex-algorithm) ZvXw#0)v 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。 QTF1~A\
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