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。 e%\^V\L QJ2]8K)+C 1. 线栅偏振片的原理 )O1]|r7v Xul`>8y|
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 0WUBj:@g 2. 建模任务 n1f8jS+'} \zO.#H TrjyU 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }T?X6LA$I8 偏振元件的重要特性: G$<(>"Yr~$ 偏振对比度 >f]/VaMH{ 透射率 AjVC{\Ik 效率一致性 B5lwQp] 线格结构的应用(金属) pi"H?EHk zKQ<Zr 3. 建模任务: Cy~ IB [
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) @?,x3\N- 4. 建模任务:仿真参数 #t+?eye~ BPY7O 偏振片#1: zwfft 偏振对比度不小于50@193nm波长 F5o8@ Ib]: 高透过率(最大化) -+".ut:R 光栅周期:100nm(根据加工工艺) C(N'=-;Kl 光栅材料:钨(适用于紫外波段) P3zUaN\c 偏振片#2: h[
. 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }.&nEi` 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 37U8< 光栅周期:100nm `0d0T~ 光栅材料:钨 V*p[6{U0 B"^j>SF 5. 偏振片特性 uF7vba$ O=0p}{3l 偏振对比度:(要求至少50:1) bfxE}> }LUvh
PUdv1__C m}]{Y'i]R 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VE\L&d2S %_!/4^smE
|+cz\+ k6tCfq; 6. 二维光栅结构的建模 Xb_
V\b0 -)V0D,r$[ *6s_7{; 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。 e={O&9Z 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X`8<;l 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1-kuK<KR Hv/C40uM-
7e<=(\(yl ti5fsc 7. 偏振敏感光栅的分析 1iT_mtXK$ jFSR+mP! 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。 ?JuJu1 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) 1$*8F 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 A c_P^ 8. 利用参数优化器进行优化 xdSMYH{2A
N8sT? {v"f){ 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "*lx9bvV_ 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 s< tG 在该案例种,提出两个不同的目标: )]>t( #1:最佳的优化函数@193nm m#+0m! #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 _/>ktYo: c &c 9. 优化@193nm B:zx 9 v`h>5#_[
Xu{y5N 初始参数: \'O/3Y7?X 光栅高度:80nm _S_,rTf& 占空比:40% uP9b^LEoN 参数范围: Bc=(1ty) 光栅高度:50nm—150nm XpAJP++ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |!o C7!+0^ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 {4+/0\ MWwqon|
V9[_aP; 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 B)q }]Qn 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 9SC1A -nF “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <$A,|m 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 uQdeKp4( AD 10. 优化@193nm结果 RE!WuLs0" |q4=*X q
DgEdV4@p 优化结果: k}LIMkEa4a 光栅高度:124.2nm EW$drY@ 占空比:31.6% O_ #++G Ex透过率:43.1% BB}WfA 偏振度:50.0 / Xnq0hN 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 bK "I9T # B7Ket8<J 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 w5Fk#zJv 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 m{>1#1;$t 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。 bB@=J~l4 smCACQ$( 11. 300nm到400nm波长范围的优化 tGOJ4 = s}JifY` xxGm T.& 初始参数: yBK$2to~ 光栅高度:80nm 05F/&+V 占空比:40% !>(uhuTBF 参数范围: >V.?XZ nt 光栅高度:50nm—150nm %)i&|AV" 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LR&MhG7 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% :r{-:
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&pK0>2 优化结果: "OwM'
n8 光栅高度:101.8nm x)80:A} 占空比:20.9% Bc!<!
Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Gd!_9S`68 偏振对比度:50.0 G=qlE?j`j 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}qG-}(V 4+8)0;<H 12. 结论 @o[ZJ4>* a[;L+ 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) \=({T_j4 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<Sa;[+ (如Downhill-Simplex-algorithm) USART}Us4 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。 >~d'i
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