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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

?c.\\2>|F  
案例315(3.1) ,88B@a  
~D5 -G?%$"  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 Gb^63.}  
)QAYjW!Z  
1. 线栅偏振片的原理 5zS%F: 3  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 :lu!%p<$  
|1wZ`wGZ:L  
2. 建模任务 Yyk~!G/@  
[attachment=70653]
]Jz=. F sO  
v=^^Mr"Z^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >D=X Tgqqq  
 偏振元件的重要特性: 6Emn@Mn=  
 偏振对比度 R5sEQ| E  
 透射率 1XS~b-St  
 效率一致性 X[J<OTj`$  
 线格结构的应用(金属) WGV]O|  
-t_&H\_T  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
D u<P^CE  
55v=Ij?M  
4. 建模任务:仿真参数 Z@q1&}D!  
xEG:KSH  
偏振片#1:  !5 S#  
 偏振对比度不小于50@193nm波长  5+GTK)D  
 高透过率(最大化) 0Cc3NNdz  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) `c:r`Oi?  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) S> Fb'rJ3  
偏振片#2: OBFM70K  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 mcwd2)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 li3X}  
 光栅周期:100nm aR6~r^jB  
 光栅材料:钨 qLBQ!>lR  
65B&>`H~  
5. 偏振片特性 n(A;:) W{  
jhT/}"v  
 偏振对比度:(要求至少50:1) zRh)q,Dt  
ca &zYXy  
[attachment=70655] Jn(|.eT|  
; <- f  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) .yDR2 sW  
h<IAH Cz;(  
[attachment=70656] u}'m7|)8  
dnANlNMk?  
6. 二维光栅结构的建模 9 Eh*r@>  
[attachment=70657]
9 'X"a  
axG%@5  
 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。 Xe}I;sKrB  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 p+I`xyk  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 __z/X"H  
TGpdl`k\T  
[attachment=70658]
:hHKm|1FE  
0>,i] |Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 $y)tcVc  
[attachment=70659]
SOD3MsAK  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 jxK `ShW=  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) J^kSp  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 Ow0~sFz  
8. 利用参数优化器进行优化 2Z(?pJyDM  
[attachment=70660] JWt@vf~  
@&h_+|:-  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 G$`hPNSh  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 j%!xb><  
 在该案例种,提出两个不同的目标: .j!:Hp(z}  
 #1:最佳的优化函数@193nm &sq q+&ao  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 Dmtsu2o  
RZvRV?<bR  
9. 优化@193nm Vg7+G( ,  
[attachment=70661] CIR2sr0a  
qE^u{S4Z@  
 初始参数: <SRSJJR|(  
 光栅高度:80nm wh]v{Fi'  
 占空比:40% 5Shc$Awc!  
 参数范围: ]{-ib:f~  
 光栅高度:50nm—150nm T.!.3B$@]  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &I(3/u  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l) Cg?9  
[attachment=70662] "jq F  
ovtZHq/  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 R*"zLJP  
 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。 A*{V%7hs&  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ( Q k*B  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Jpe\  
=sXk,I;  
10. 优化@193nm结果 gdBH\K(\  
[attachment=70663] oFJx8XU  
$8_b[~%2  
 优化结果: p-8x>dmP(  
 光栅高度:124.2nm q-0( Wx9|  
 占空比:31.6% )J|~'{z:  
 Ex透过率:43.1% l;JB;0<s"  
 偏振度:50.0 2K(zYv54  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。
[attachment=70664]
^^*dHWHn<  
C'z}jM`g  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 al Q:'K  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 PwxRu  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 A3e83g~L  
a/ Z\h{*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 9r,7>#IF  
[attachment=70665]
9&KiG* .  
OEgp!J  
 初始参数: )6-!,D0db  
 光栅高度:80nm :'gX//b):  
 占空比:40% ~LN {5zg  
 参数范围: uHO>FM,  
 光栅高度:50nm—150nm [lAZ)6E~=  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) y[:xGf]8@  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% <bOi}  
[attachment=70666] TzY[- YlvF  
(f t$ R?  
 优化结果: [[0u|`T/  
 光栅高度:101.8nm d#3E'8  
 占空比:20.9% f>_' ]eM%  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) odpjEeQC  
 偏振对比度:50.0 @ **]o  
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。 KP]{=~(  
]EPFyVt~3  
12. 结论 4Q(GX.5  
lK3Z}e*eXQ  
  • 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 5"9!kZ(<  
       (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。
*5|q_K Pt  
qm=N@@R&  
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