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。 (<:rKp ck4T#g;= 1. 线栅偏振片的原理 #k|g9` [gg7Z|Hu
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 sLpCWIy 2. 建模任务 +oKpA\mz Ws}kb@5 "n2xn%t{ 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 VdN+~+A: 偏振元件的重要特性: 88+\mX;A# 偏振对比度 N6m*xxI{ 透射率 b6E8ase:F 效率一致性 X0r#,u 线格结构的应用(金属) ~%!U,)- FO3eg"{N 3. 建模任务: '%|20j
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) (HX [bG` 4. 建模任务:仿真参数 ePcI^}{ %imBGh 偏振片#1: %n`iA7j$W 偏振对比度不小于50@193nm波长 sR0e&Y 高透过率(最大化) ]&tr\-3 光栅周期:100nm(根据加工工艺) NtP.) 光栅材料:钨(适用于紫外波段) Y_ ;i 偏振片#2: ^zluO 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Q!A3hr$IF 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 PTc\I 光栅周期:100nm 5Z>pa`_$2 光栅材料:钨 N\?Az668? r
:MaAT< 5. 偏振片特性 kjKpzdbD OTjryJ^ 偏振对比度:(要求至少50:1) ,I:m*.q CFrHNU
Hn'2'Vu 1#X=&N 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) CCvBE, ux k2,oyUT=S
`0WA!(W e.Q K% 6. 二维光栅结构的建模 {3p7`h~ r D!.N
nm|m1Z+U 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。 t=\[J+ 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5Yibv6:3a 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 YH+\rb_ ^3@a0J=F
3 BhA.o 6!D 7. 偏振敏感光栅的分析 'pls]I]
G?1V~6 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。 I)/7M}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) %oKc?'L0 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 V+<AG*[ 8. 利用参数优化器进行优化 *SG2k .$
!U~#H_ L<>NL$CrN 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 zc~xWy+ 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 8q[WfD 在该案例种,提出两个不同的目标: F?AfB[PM #1:最佳的优化函数@193nm 6f9<&dCK #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 ymVd94L nVA'O 9. 优化@193nm \#c+vfq w^6N
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){|Lh( 初始参数: #$rT 4Nc; 光栅高度:80nm i1\ /\^ 占空比:40% JkDZl?x5 参数范围: HD^~4\% 光栅高度:50nm—150nm !w\;Q8irN 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f]65iE?x 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Im1qWe mqc Z3lsv
.wn_e=lT 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 &Zy=vk* 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。 "/h"Xg>q “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 wyEgm:Vt 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 M\4;d # >gLyz2 10. 优化@193nm结果 o5@P>\u> Jm,X~Si
6Tmb@<I_ 优化结果: 6]49kHgMhe 光栅高度:124.2nm CP#MNNvgrw 占空比:31.6% p<['FRf" Ex透过率:43.1% zszx@`/3 偏振度:50.0 U>jk`?zW 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。 MpvA-- &b8D'XQu 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。 'MlC
1HEp 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。 g7yHhF>%X 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。 -T6%3>h ,IB)Kk2 11. 300nm到400nm波长范围的优化 KA2B3\ ?kefRev<#h n=MYv(Pp} 初始参数: 4
V*)0?oYE 光栅高度:80nm Gnq~1p5^ 占空比:40% ?q&mI* j! 参数范围: [6qP; 光栅高度:50nm—150nm ts$UC $ 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /YR$#&N2 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% d0,F'?.0| dPX>A4wp
`Pbn 优化结果: Y)RikF > 光栅高度:101.8nm +:Zi(SuS] 占空比:20.9% o`Brr: Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) <p
.[E]a2_ 偏振对比度:50.0 |{"7/~*[ 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 1.@K } 8R D)yRJ 12. 结论 T ua
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l!'iLq"K( 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) ~'mhC46d 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 y~ LVK8 (如Downhill-Simplex-algorithm) ,FO|'l 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。 [AwE
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