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infotek_vlf 2016-06-01 16:46

VirtualLab实例_紫外光栅偏振片的参数优化

Q(YQ$ i"S  
案例315(3.1) IY9##&c3>  
>_?Waz %  
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。 P EAo'63$  
*[['X%f  
1. 线栅偏振片的原理 RV+0C&0ff  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 VbzW4J_  
K~>ESMZ5  
2. 建模任务 {d,~=s0T  
[attachment=70653]
6oLq2Z8uP  
+~\c1|f  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 s3l:ST  
 偏振元件的重要特性: 8(A+"H(  
 偏振对比度 y]ZujfW7  
 透射率  ZzuWN&  
 效率一致性 L9)nRV8  
 线格结构的应用(金属) 3DO ^vV  
9"~,ha7S$  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
)[hQK_e]  
@5\ns-%  
4. 建模任务:仿真参数 iPPW_Q9x  
_!*??B6u  
偏振片#1: U: Q&sq8U  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Od:, r  
 高透过率(最大化) g!`$bF=e  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) (>\w8]  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) }EZd=_kAq~  
偏振片#2: ^h@1tFF  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;4 ON  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 I=I'O?w  
 光栅周期:100nm ( AnM _s  
 光栅材料:钨 fgSe]q//  
AR-&c 3o  
5. 偏振片特性 tk <R|i  
,2YkQ/ >  
 偏振对比度:(要求至少50:1) sh%snLw  
\L: ;~L/  
[attachment=70655] %kJ_o*"  
]dKLzW:l  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "NamP\hj  
 hVB^:  
[attachment=70656] =i/7&gC  
WU -_Y^  
6. 二维光栅结构的建模 }G#TYF}  
[attachment=70657]
>wpC45n)9N  
[l2ds:  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 .*s1d)\:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Ol~j q;75  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 OA_Bz"  
?m?DAd~ZY  
[attachment=70658]
ni@N/Z?!pA  
Ty21-0 F  
7. 偏振敏感光栅的分析 :! h1S`wS  
[attachment=70659]
y[s* %yP3l  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 7aJLC!  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) m|)Mc VV  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 XJ|CC.]1u  
8. 利用参数优化器进行优化 m\88Etl@  
[attachment=70660] '@ym-\,  
y-TS?5Dr]  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ZV`D} CQ  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ;L5'3+U  
 在该案例种,提出两个不同的目标: cboue LEt  
 #1:最佳的优化函数@193nm PyD'lsV  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 8T:|~%Sw  
,&;#$ b5  
9. 优化@193nm yk4Huq&2  
[attachment=70661] Ccw6,2`&  
&!uN N|W  
 初始参数: ~@x@uY$5  
 光栅高度:80nm Q3M;'m  
 占空比:40% s!Xj'H7K  
 参数范围: meHAa`  
 光栅高度:50nm—150nm .~+I"V{y F  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ))" *[  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |-Z9-rl  
[attachment=70662] 7T]}<aK<c[  
I@l' Fx  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 bY4~\cP.  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 >;N0( xB  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W 2VH?-Gw  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 =y; tOdj  
QfuKpcT &  
10. 优化@193nm结果 -0 [^w  
[attachment=70663] l  I&%^>  
Ds4n>V,o  
 优化结果: NrE&w H:  
 光栅高度:124.2nm FnN@W^/z  
 占空比:31.6% \Gh]$s p  
 Ex透过率:43.1% m L#-U)?F  
 偏振度:50.0 @'.(62v  
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。
[attachment=70664]
bE-{ U/;  
p$XL|1G*?H  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 c7mIwMhl~  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 )1%l$W  
 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。 %t&n%dhJ  
?\dY!  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 )GDP?Nc<Ik  
[attachment=70665]
KJPCO0"  
o +sb2:x  
 初始参数: #?)g?u%g=  
 光栅高度:80nm  <StyO[  
 占空比:40% M),i4a?2  
 参数范围: *{t{/^'y  
 光栅高度:50nm—150nm cXx?MF5  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) *f8; #.Re  
 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% zY\pZG  
[attachment=70666] ^2L\Y2  
]iewukB4  
 优化结果: c:0nOP  
 光栅高度:101.8nm RF/I*5  
 占空比:20.9% T^3_d93}d  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) gF( aYuk  
 偏振对比度:50.0 X}.y-X#v5J  
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。 `9a %vN  
8X":,s!  
12. 结论 R}MdBE  
V)M+dhl  
  • 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)
  • 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 ezRhSN?  
       (如Downhill-Simplex-algorithm)
  • 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。
413,O~^  
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