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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

w./EJk KI  
案例315(3.1) YV940A-n  
Tk2kis(n  
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。 H62*8y8  
Pd;ClMa%  
1. 线栅偏振片的原理 IFTW,9hh  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 CijS=-  
gX _BJ6  
2. 建模任务 }Voh5*$E`  
[attachment=70653]
x[^A9  
\j;uN#)28  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 c_a$g  
 偏振元件的重要特性: h{xER IV1u  
 偏振对比度 5)o IPHXw  
 透射率 qtH&]Suu,  
 效率一致性 1=a}{)0h  
 线格结构的应用(金属) C;) xjZiR  
Y#Vy:x[  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
@YB\ PVhW  
l=]vC +mU  
4. 建模任务:仿真参数 hw'2q9J|  
`pMI[pLZe  
偏振片#1: mfN@tMp  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 D5m\u$~V  
 高透过率(最大化) 6qJB"_.  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) XfrnM^oty  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) `s_TY%&_}g  
偏振片#2: ` ;=Se_  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 9h(hx 7]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |)-:w?  
 光栅周期:100nm ;2|H6IN"  
 光栅材料:钨 7 f*_  
W7o/  
5. 偏振片特性 WO9/rF_  
m8PB2h  
 偏振对比度:(要求至少50:1) bN&da [K  
MX0B$yc$  
[attachment=70655] 7:<Ed"rdE  
_D4}[`  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) R*0F)M  
EG.C2]Fi  
[attachment=70656] y)E2=JQA/  
iIw ea`  
6. 二维光栅结构的建模 5w1[KO#K|  
[attachment=70657]
7$=@q|$  
\(FDR  
 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。 j2Y(Q/i  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 $IT9@}*{  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 o {LFXNcg[  
SXz([Z{)  
[attachment=70658]
bVHi3=0{  
3@?YTez#  
7. 偏振敏感光栅的分析 8Q -F  
[attachment=70659]
AyO|9!F@A  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 c7IR06E  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) y}HC\A77uD  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 @EZONKT  
8. 利用参数优化器进行优化 iGMONJRO  
[attachment=70660]  Zwns|23n  
yo,!u\^x  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 RA I&;"  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 tlgvBRH>  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 3]es$Jy  
 #1:最佳的优化函数@193nm +yH~G9u(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 j]"xck  
9lJj/  
9. 优化@193nm ]/Qy1,  
[attachment=70661] 1<`7MN  
!cwVJe  
 初始参数: \Egc5{   
 光栅高度:80nm X$iJ|=vW  
 占空比:40% UiZp -Y%ki  
 参数范围: wP0+Xv,  
 光栅高度:50nm—150nm >?eTbtP  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ; S ` -9}6  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 '\B"g@if  
[attachment=70662] h)^A3;2F  
hyfnIb@~}  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 =L),V~b  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 S!W/K!wf  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 rOb"S*  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 {FY[|:Cp  
?}v%JUcs  
10. 优化@193nm结果 kseJm+Hc  
[attachment=70663] YQdX>k  
Wd56B+  
 优化结果: uo'31V0  
 光栅高度:124.2nm #x@lZ!Y  
 占空比:31.6% !LOors za  
 Ex透过率:43.1% DbU;jorwu  
 偏振度:50.0 8{SU?MHQLE  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。
[attachment=70664]
Ij}F<ZgZG  
xTFrrmxOf  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ~uR6z//%  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 (2bZ]  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 _<RR`  
&_/%2qs  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 2, "q_d'V  
[attachment=70665]
5YI/Ec  
uV}WSoq[  
 初始参数: [ 7Lxt  
 光栅高度:80nm (S)E|;f%C  
 占空比:40% 1~5q:X  
 参数范围: wEnuUC4j  
 光栅高度:50nm—150nm ~/jxB)t  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b}Hl$V(uD  
 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% ' q<EZ {  
[attachment=70666] hdr}!w V  
3 E!<p  
 优化结果: `o8{qU,*]N  
 光栅高度:101.8nm hQ}7Z&O  
 占空比:20.9% s w.AfRQP  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) u@Cf*VPK  
 偏振对比度:50.0 nz(q)"A  
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。 ^/C $L8#  
GtM( Y  
12. 结论 ,> (bt%b  
@9uYmkcV  
  • 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 8S1P&+iKs  
       (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。
qH h'l;.  
..]*Ao2  
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