紫外光栅偏振片的参数优化
案例315(3.1) y7z ,I \x_$Pu 该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 1aUu:#c ])zpx- 1. 线栅偏振片的原理 wA87|YK8* 3 "|A5>Vo
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 @d^MaXp_P 2. 建模任务 E/d\ebX| I(9+F |A H@W#7j 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Gl T/JZ9 偏振元件的重要特性: You~
6d6Om 偏振对比度 sJ_3tjs) 透射率 D6P/39}W 效率一致性 `_{,4oi 线格结构的应用(金属) c[?&;# feV H_%ae'W 3. 建模任务: t.7_7`bin~
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) 2bpFQ8q 4. 建模任务:仿真参数 y8|}bd<Sr I=8MLv 偏振片#1: kChCo0Q>1 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,^T0!k$ 高透过率(最大化) M
!rw!,g 光栅周期:100nm(根据加工工艺) FJB
/tg 光栅材料:钨(适用于紫外波段) {5T:7*J 偏振片#2: 6 c-9[-Px 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,0n=*o@W 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x=1Sbs w{ 光栅周期:100nm fydQaxCND 光栅材料:钨 MV?sr[V-oP N)YoWA>#bF 5. 偏振片特性 ~A>-tn}O e/IVZmUn^ 偏振对比度:(要求至少50:1) &([yI>% d 4;
PE+{<[n uU8L 93 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) u$1^= ${7s"IX
/^[K N*Xl0m(Q 6. 二维光栅结构的建模 /.m}y$@GV zvbz3 a }ev+WIERQV 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。 HK.Si]: 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 G*^4CJ 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 V} t8H UeSPwY
2{)<Df@ +|spC 7. 偏振敏感光栅的分析 /_/Z/D! ~*G}+Ur$2 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 x>[ gShAV! 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ?*U:=| 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 4_vJ_H-mO, 8. 利用参数优化器进行优化 !%G;t$U=M
h,2?+}Fn yTU'voE.| 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。 x@<!# d+ 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 )$E'2|Gm/ 在该案例种,提出两个不同的目标: ?B:],aztf #1:最佳的优化函数@193nm )0 i$Bo #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ;UWp0d%
._}Dqg$ 9. 优化@193nm M
cbiO)@I <+;
cgF!+
U{-[lpd 初始参数: q&EwD(k 光栅高度:80nm 'J#uD|9) 占空比:40% \&%y4=y<sE 参数范围: A,GJ6qp3 光栅高度:50nm—150nm >qynd'eToR 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Sy34doAZ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 hHqsI`7c
;5}y7#4C
C=PV-Ul+ 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 /Oa.@53tK6 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。 2dBjc{ “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3a6 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 bn"z&g BjbpRQ, 10. 优化@193nm结果 M9sB2Ips< ~Uaz;<"j0
#h7$b@ 优化结果: B7BikxUa 光栅高度:124.2nm n(el 占空比:31.6% =`BPGfCb Ex透过率:43.1% Xw9"wAj 偏振度:50.0 9 kS;_(DB 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。 -;o`(3wZq 1"HSM=p 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。 KXga{]G: 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。 u=p-]? 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。 0i9C\'W` STQ~mFs" 11. 300nm到400nm波长范围的优化 {Ng HH]]O 9mH+Ol#( Rk52K*Dc 初始参数: .FAuM~_99b 光栅高度:80nm Kkz2N 占空比:40% p`LPO 参数范围: 4xNzhnp| 光栅高度:50nm—150nm 7_ah1IEK 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $;%dQ!7* 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% z6Jfu:_N! FUU/=)^P$
0_5j( 优化结果: @](\cT64i3 光栅高度:101.8nm #o-CG PE 占空比:20.9% ;
+E@h=? Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Z8Il3b*) 偏振对比度:50.0 s|=.L&" 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。 Pxm~2PAm t#[u
X? 12. 结论 jo8;S?+<|? Z
]WA-Q6n 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) E8.xmTq 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 #T8$NZA (如Downhill-Simplex-algorithm) 7Y(ySW 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。 g?caE)
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