紫外光栅偏振片的参数优化
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。 (@9-"W D1a4+AyI 1. 线栅偏振片的原理 %qhaVM$] :n4x}%
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 FE.:h'^h 2. 建模任务 <T>f@Dn, AmHIG_' LvaF4Y2v 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Qpc>5p![3 偏振元件的重要特性: $I%]jAh6 偏振对比度 xe'*%3-v) 透射率 %!RQ:?= 效率一致性 fQdQ[ 线格结构的应用(金属) q.4DwY5 L GzX@Av$ 3. 建模任务: ~?FKww|_*J
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) BH^q.p_#>X 4. 建模任务:仿真参数 1?;s!6= 0FBifK 偏振片#1: nBd;d}LD 偏振对比度不小于50@193nm波长 hO8B]4=&* 高透过率(最大化) AiuF3`Xa 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 4U3T..wA 光栅材料:钨(适用于紫外波段) B(hNBq7 偏振片#2: SrxX-Hir 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6aL`^^ 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a[!':-R`s 光栅周期:100nm
^B<jMt 光栅材料:钨 6k-]2,\# 8@!SM 5. 偏振片特性 2B|3`trY4x '`n\YO.N 偏振对比度:(要求至少50:1) f-PDgs LS;kq',
zT@vji%Y LYT0 XB)A 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)
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1mf_1spB 9E+^FZ e 6. 二维光栅结构的建模 ,+XQ!y% 1cPi>?R: %tpjy, 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。 ?U&onGy 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bR.T94-8y 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vg<_U&N=-r <=p"ck@
0@2%pIq\ sf%=q$z 7. 偏振敏感光栅的分析 H&I0\upd rz4S"4 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 7l?-2I'c 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) W /IyF){ 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 "p<f#s} 8. 利用参数优化器进行优化 3N?uY2
mIOx)`$ Mv_4*xVc 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。 8YCtU9D 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 [qc90)^Q, 在该案例种,提出两个不同的目标: >LLFe~9`g #1:最佳的优化函数@193nm avdi9!J2 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 OA[w|Tt 7p|Pv;wp| 9. 优化@193nm ~s+\Y/@A kIQMIL0+
T. {P}#'| 初始参数: [mX\Q`)QP 光栅高度:80nm Fm:Ri$iT 占空比:40% 97Whn* 参数范围: U<Ag=vsZE 光栅高度:50nm—150nm =>&d[G[m! 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jQc$>M<"o 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 od!TwGX RE*;nSVFt
LFtnSB8 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 (Ys0|I3 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。 [(]uin+9Q “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Yf|+p65g 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 &rjMGk"& lBl`R|Gt 10. 优化@193nm结果 ZM0vB% M| IpHGit28
PE-VxRN) 优化结果: sOv:/' 光栅高度:124.2nm [i\K#O +f 占空比:31.6% p9fx~[_5/ Ex透过率:43.1% $5(co)C 偏振度:50.0 ge*f<#|0U- 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 1Z|q0-Dw0 k]w;(< 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ^k/@y@% 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ~#Vrf0w/ 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 V4iN2 </Ja@% 11. 300nm到400nm波长范围的优化 bvi
Y.G3 \vsfY uK1DC i 初始参数: <t\!g 光栅高度:80nm kect)=T( 占空比:40% !np-Jmi 参数范围: vT)FLhH6* 光栅高度:50nm—150nm WQK ~;GV- 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J.35Ad1hM 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% ;5MI8 22(7rUkI
6;Wns' 优化结果: CN+[|Mz*p 光栅高度:101.8nm M:rE^El 占空比:20.9% %xPJJ$P Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 67?O}~jbG 偏振对比度:50.0 6C7|e00v 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。 `B-jwVrN( A63=$ 12. 结论 2Jm#3zFYz3 dv1Y2[ 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) 0QcC5y; 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 t}w<xe (如Downhill-Simplex-algorithm) Qv~lH&jG 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。 QbrR=[8b
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