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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

7w )#[^  
案例315(3.1) ]8YHA}P  
Uy ;oJY  
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。 gzzPPd,hd  
)+w0NhJw  
1. 线栅偏振片的原理 /H^bDUC :r  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 -<&"geJA  
#:Cr'U  
2. 建模任务 R|!4Y`  
[attachment=70653]
 [.z1  
LEVNywk[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 & A9psc(,&  
 偏振元件的重要特性: @R}L 4  
 偏振对比度 $yaE!.Kc  
 透射率 +cy(}Vp  
 效率一致性 /[nt=#+   
 线格结构的应用(金属) 9L:v$4{LU  
9>@_};l  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
a((5_8SX5  
E_?3<)l)RI  
4. 建模任务:仿真参数 *JO"8iLw  
{yVi/*;f^  
偏振片#1: &$hfAG]"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 oF V9t{~j  
 高透过率(最大化) {br4B7b  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) R52q6y:<x  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) :g<dwuVO  
偏振片#2: ;5y4v  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 s3kh (N  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ['-ln)96.  
 光栅周期:100nm 6t]oSxN  
 光栅材料:钨 " I`YJEv  
z=)5M*h  
5. 偏振片特性  ^r ;}6  
!c1 E  
 偏振对比度:(要求至少50:1) >wcsJ {I  
uX}M0W  
[attachment=70655] C UBcU  
<;9 vwSH>  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {AIZ,  
uc7np]Z  
[attachment=70656] zi*D8!_C  
z eIBB  
6. 二维光栅结构的建模  5Y9 j/wA  
[attachment=70657]
5+3Z?|b  
`m'2RNSc+#  
 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。 JI\u -+BE  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 zO)9(%LS  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 d G:=tf&1R  
9MM4C  
[attachment=70658]
V i#(x9.  
Uk*s`Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 a.8nWs^  
[attachment=70659]
gn(n</\/O  
 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。 ;e jC:3yO  
 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?08=$^5%  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 OgfQGGc  
8. 利用参数优化器进行优化 yY_]YeeR  
[attachment=70660] c1n? @L  
eW >k'ez  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ^O892-R  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 7%w4?Nv3I  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Hh!x&;x}  
 #1:最佳的优化函数@193nm VCc4nn#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Mu:*(P/  
G0*$&G0nb  
9. 优化@193nm 4a)qn?<z  
[attachment=70661] D]oS R7h  
yobi$mnsy!  
 初始参数: XTeU 2I  
 光栅高度:80nm +U6! bu>C  
 占空比:40% >J8?n,*  
 参数范围: !4z"a@$  
 光栅高度:50nm—150nm vkR"A\:  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) N+}yw4lb  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 m&ZdtB|  
[attachment=70662] C8G['aQ  
t<: XY  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 6(ja5)sn*  
 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。 rqa;MPl  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 +JQN=nTA  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ^Y'>3o21f  
 d;CD~s  
10. 优化@193nm结果 +pjD{S~Y  
[attachment=70663] fwl RwH(  
e@Mm4&f[p  
 优化结果: %|,j'V$  
 光栅高度:124.2nm \< z{ @  
 占空比:31.6% `,7BU??+u  
 Ex透过率:43.1% C(gH}N4  
 偏振度:50.0 J\ 3~  
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]
.+M4P i  
j4NS5  
 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。 DsFrA]  
 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。 4`*jF'N[  
 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。 52%.^/  
"kN5AeRg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8}S|iM  
[attachment=70665]
'vCFT(C-  
M=!x0V;  
 初始参数: 0c`wJktWK  
 光栅高度:80nm Ig9$ PP+3  
 占空比:40% hy6px  
 参数范围: -EL"Sv?  
 光栅高度:50nm—150nm u37+B  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .UJDn^@  
 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% "2Ye\#BU6  
[attachment=70666] 2 K` hH  
n7Re@'N<  
 优化结果: LL:B H,[  
 光栅高度:101.8nm 7qnw.7p  
 占空比:20.9% o!j? )0d  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) \9 ^w M>U  
 偏振对比度:50.0 pG|DT ?  
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。 Z/2#h<zj  
,>e<mphM  
12. 结论 &0N 3 p  
G2em>W_n  
  • 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 wtRAq/  
       (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。
7j@TW%FmV\  
Qy9#(596  
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