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 <;9vwSH> 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 9MM4 C
[attachment=70658] Vi#(x9. Uk*s`Y 7. 偏振敏感光栅的分析 a.8 nWs^
[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。 ;ejC: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$mnsy! 初始参数: XTeU2I 光栅高度:80nm +U6!
bu>C 占空比:40% >J8?n,* 参数范围: !4z"a@$ 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] .+M4Pi 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 ^wM>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 G2e m>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 wt RAq/
(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。
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