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。 g"p%C:NN t\k$};qJ 1. 线栅偏振片的原理 !Sh&3uy_qN 8hOk{xs8
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 mGJKvJF
2. 建模任务
!sQY&* |Mup8(gCk fzb29 - 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Vt %bI0# 偏振元件的重要特性: bYpntV 偏振对比度 ao1(]64X" 透射率 Dwr)0nk 效率一致性 cdl&9-} 线格结构的应用(金属) k;AD`7(= ?(Dq ?-. 3. 建模任务: "U>JM@0DNm
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) Tc> 4. 建模任务:仿真参数 eTI%^d| )wam8k5 偏振片#1: }Jy8.<Gd^ 偏振对比度不小于50@193nm波长 1PVtxL?1P 高透过率(最大化) LrM=*Rh,O 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ]@j*/IP 光栅材料:钨(适用于紫外波段) "7'J&^| 偏振片#2: y&q*maa[ 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ([\ 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8_BV:o9kL 光栅周期:100nm eL10Q(;P` 光栅材料:钨 ]'!f28Ng- :~e>Ob[," 5. 偏振片特性 wSzv|\
G y~AVei& 偏振对比度:(要求至少50:1) &=Ar bv]`!g:
C :|V$\!o'U ieDk ; 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) n7B7 m,@1 gPNZF\ r jaTh^L 'y;EhOwj, 6. 二维光栅结构的建模 7E r23Q
dA@]! p `8s 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*8VDY7 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 nt 81Bk= 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1n >X[!
8x 3GaQk- 8p^bD}lN7 \8)U!9,$nn 7. 偏振敏感光栅的分析 1->dMm}G[ {C 6=[ 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 wKtl+}} 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) E
]A#Uy 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 q
MfT>rH 8. 利用参数优化器进行优化 )M,OfXa
Y l4^AR& 4x{0iav 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 k$R~R-' 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 yh Yb'GK 在该案例种,提出两个不同的目标: WZ-s--n# #1:最佳的优化函数@193nm Jj>?GAir #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 B -?6M6# L"E7#} 9. 优化@193nm j@W.&- _ bZnuNYty75
T%.8'9 初始参数: ;+W#5<i 光栅高度:80nm ,V,`Jf 占空比:40% -E^vLB)O 参数范围: b(*!$EB 光栅高度:50nm—150nm \l'm[jy> 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3B1XZm 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *"+=K,#D 0ZT5bg_M
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SL}P 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ;\a
YlV- 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 5QW=&zI`= “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 X\`_3= 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 >QjAoDVX? w,.+IV$Kk 10. 优化@193nm结果 sT !~J4 =!kk|_0%E
bV(Y`g 优化结果: %z/hf 光栅高度:124.2nm yWg@v+ 占空比:31.6% RTvqCp Ex透过率:43.1% x*![fK 偏振度:50.0 b=g8eMm 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。 _g+JA3sIJ ta35 K" 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。 >z/#_z@LV 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。 q+Lr"&'Q 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。 X>d"]GD =+/eLKG 11. 300nm到400nm波长范围的优化 9*2[B"5 H;?{BV /,89p&h 初始参数: &qMPq-> 光栅高度:80nm pf%=h
| 占空比:40% nc~F_i= 参数范围: I
CZ4A{I 光栅高度:50nm—150nm '[U8}z3 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b1^vd@(lx 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% VbJiZw(aR *}]Nf
rx $mk 优化结果: lphFhxJA{ 光栅高度:101.8nm `{eyvW[Ks 占空比:20.9% M9Cv
wMi Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) L;
T8?+ x 偏振对比度:50.0 b o0^3]Z 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 l,R/Gl ;,$NAejgd 12. 结论 [OjF[1I)u +awW3^1Ed 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) G'rxXJq 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 +1Vjw'P (如Downhill-Simplex-algorithm) @x9a?L.48 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。 JIOh#VNU
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