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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

+';>=hha  
案例315(3.1) Z-=YM P ]Q  
)n7l'}o?+  
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。 u9-nt}hGYM  
z;u> Yz+3  
1. 线栅偏振片的原理 FeJr\|FT  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 iyx>q!P  
L7Dh(y=;7  
2. 建模任务 )bOBQbj  
[attachment=70653]
W\*-xf|"d  
ig"uXs  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 $.6K!x{(  
 偏振元件的重要特性: d?idTcgs  
 偏振对比度 ^u)z{.z'H/  
 透射率 >v;8~pgO  
 效率一致性 f}%D"gz  
 线格结构的应用(金属) Sywu=b  
>PKBo  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
.o{0+fC#  
D8K-K]W@  
4. 建模任务:仿真参数 *2 "6fX[  
<M?:  
偏振片#1: +WJ(QZEhD  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lB8il2&  
 高透过率(最大化) RH0>ZZR  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) e`tLR- &  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) !%mAh81{&/  
偏振片#2: "kMzmo=Pv5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 |8_JY2 R  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 jP vDFT^d/  
 光栅周期:100nm %9C@ Xl  
 光栅材料:钨 zkM"cb13q/  
!X >=l  
5. 偏振片特性 4\t1mocCSN  
4 fV3Ear=j  
 偏振对比度:(要求至少50:1) CLD-mx|?  
aAvsb$  
[attachment=70655] 0x2!<z  
RNVbcd  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [t\B6XxT  
ge3sU5iZ  
[attachment=70656] 89}Y5#W  
]36sZ *  
6. 二维光栅结构的建模 f67NWFX  
[attachment=70657]
1B>Vt*=  
MWk:sBCqr  
 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。 2],_^XBvB  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~`;rNnOT3  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 X8eJ4%  
 oz'\q0  
[attachment=70658]
iL{M+Ic  
ChryJRuwv5  
7. 偏振敏感光栅的分析 31+;]W=  
[attachment=70659]
07T70[G  
 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。 _;A $C(  
 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) `pZs T ^G[  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 $5`!Z%>/  
8. 利用参数优化器进行优化 fJ*:{48  
[attachment=70660] iyZZ}M  
Hk_y/97OO  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 !%<^K.wG  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 pb60R|k  
 在该案例种,提出两个不同的目标: C9n}6Er=,  
 #1:最佳的优化函数@193nm fyz nuUl  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 `+lHeLz':  
g3@Rl2yQJ  
9. 优化@193nm =! Vf  
[attachment=70661] ?i\B^uB  
0rk]/--FGJ  
 初始参数: SDG-~(Y  
 光栅高度:80nm D*5hrkV9  
 占空比:40% fqz28aHh  
 参数范围: ub0zJTFJ#  
 光栅高度:50nm—150nm Mkp/0|Q*  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +,+vkpL-%  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 !U_ K&f  
[attachment=70662] %ugHhS!  
5/[H+O1;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 >M%\T}5  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :H6FPV78  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 gIWrlIV{9  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 F1;lQA*7K.  
<[aDo%,A  
10. 优化@193nm结果 eC DIwB28  
[attachment=70663] :_<_[Y]1  
&MmU  
 优化结果: =+5,B\~q@C  
 光栅高度:124.2nm mN `YuR~  
 占空比:31.6% |as!Ui/J/  
 Ex透过率:43.1% 6[ qA`x#  
 偏振度:50.0 TjWE_Bq]g  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。
[attachment=70664]
S-+"@>{HJ  
-kz4FS  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 rjt8fN  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 {n3EGSP#  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 <E;pgw!  
}/dRU${!  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 :6J +%(f  
[attachment=70665]
 I7+9~5p  
,y`CRlr:  
 初始参数: M`,~ mU  
 光栅高度:80nm u*S=[dq  
 占空比:40% P`4]-5gE  
 参数范围: C-eA8pYY/  
 光栅高度:50nm—150nm gieN9S  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Jo(`zuLJ  
 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% Th[f9H%  
[attachment=70666] gyHHoZc3  
'z@0  
 优化结果: 2Q7R6*<N:  
 光栅高度:101.8nm :%&Q-kk4!  
 占空比:20.9% <oKGD50#  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) #v#<itfFH  
 偏振对比度:50.0 M4LP$N  
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。 UEs7''6RM  
( GnuWc\p  
12. 结论 ~9^)wCM+  
$w)~O<_U  
  • 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 hDP/JN8y  
       (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。
1Q;}z Hd  
4EI7W,y  
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