紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) Z{
b($po Cs8e("w 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 v`9n'+h-c6 I~NQt^sg 1. 线栅偏振片的原理 bId@V[9 Xw<N nvz6
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 5E}~iC& 2. 建模任务 roE*8:Y uNG?`>4> Avi8&@ya 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 3qBZzM
O* 偏振元件的重要特性: 2?nhkast#= 偏振对比度 Zv)x-48 透射率 Mwd(?o 效率一致性 tQrkRg(E: 线格结构的应用(金属) K(B|o6[ h` ,! p 3. 建模任务: >s+*D=k
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) A?/(W_Gt^M 4. 建模任务:仿真参数 G!3d!$t
3erGTa[|q 偏振片#1: U#U nM,3% 偏振对比度不小于50@193nm波长 uGMmS9v$ J 高透过率(最大化) ]:vo"{*C 光栅周期:100nm(根据加工工艺) M;K%=l$NG 光栅材料:钨(适用于紫外波段) vZl]C% 偏振片#2: \,5OPSB 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 I,d5Y3mC 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Yx{q VU 光栅周期:100nm yxz"9PE/P 光栅材料:钨 sHQ82uX D<d4"*qo 5. 偏振片特性 x[5uz)) &KS*rHgt? 偏振对比度:(要求至少50:1) vMB`TpZ `gFE/i18
Dw6mSsC/ :v>Nz7SB 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) j6_tFJT cq,0?2R`t
>MeM _#]/d3*Z} 6. 二维光栅结构的建模 P 4|p[V8 X|w[:[P swh8-_[c/ 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 U2D2?# 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 <yHa[c`L 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "bC1dl< -]K9sy)I
7A mnxFC #7}1W[y9}l 7. 偏振敏感光栅的分析 #{BHH;J+ /:OSql5K*< 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 ~d072qUos 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 6,q}1- 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ]'iOV-2^' 8. 利用参数优化器进行优化 yHk}'YP
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S\$GC 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 o'SZsG 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ,p\:Z3{ZH 在该案例种,提出两个不同的目标: 9 cwy;au #1:最佳的优化函数@193nm iUua!uC #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 1\aJ[t GWvw<`4 9. 优化@193nm Y%1 94fY$ qTuQ]*[-
c&GVIrJ 初始参数: FP_q?=~rFs 光栅高度:80nm 7a_tT;f; 占空比:40% lIUaGz| 参数范围: P\lEfsuR 光栅高度:50nm—150nm S[ln||{ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 00-cT9C3 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 rd:WF(] +>}LT_
V*<`!w 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ?-Zl(uX 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。 u$38"&cmA “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 )p^" J| 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 x=M%QFe K8bKTG \ 10. 优化@193nm结果 JJZu%9~[ (xdC'@&
QHDR*tB:{ 优化结果: h4#y'E!,Z 光栅高度:124.2nm e=^^TX`I 占空比:31.6% >'1[Bh Ex透过率:43.1% 'EHtA9M 偏振度:50.0 \}Al85 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 -^aJ}[uaI Cvp!(<<gK 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 U
#C@&2 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 2<FEn$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。 ;p+[R+ ) bQ3txuha 11. 300nm到400nm波长范围的优化 KcvstC` lsaA
vR3\E"Zi 初始参数: "qrde4O 光栅高度:80nm 3Cw}y55_y 占空比:40% 21$E.x 6 参数范围: ?XbM 光栅高度:50nm—150nm jQrj3*V 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) vc0LV'lmg 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% ZuFcJ?8i uCr :+"C
%E\zR/ 优化结果: .He}f,!f< 光栅高度:101.8nm 'eo/"~/*w 占空比:20.9% SK*z4p Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) mCyn:+ 偏振对比度:50.0 4`B3Kt`o 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ZZn$N- j'k
< 12. 结论 u4h0s1iI Yb=77(QV 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) eIJ>bM 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 r7,}"Pl (如Downhill-Simplex-algorithm) RR+{uSO,t 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。 :
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