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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

F|mppY'<J  
案例315(3.1) 9)P-<  
[;6,lI}  
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。 \! `k:lusa  
<}Hfu-PLo  
1. 线栅偏振片的原理 B^|^hZZ>  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 {`RCh]W  
2bIP.M2Fs  
2. 建模任务 ;t6)(d4z?  
[attachment=70653]
;og[ q  
3m;*gOLk6  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 >)`yG'[  
 偏振元件的重要特性: o2'^MxKb T  
 偏振对比度 oU|yBs1  
 透射率 O+f'Ql  
 效率一致性 79HKfG2+KB  
 线格结构的应用(金属) \S5YS2,P  
{ Q?\%4>2  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
n1Ic[cM}  
\eH`{Z'.x5  
4. 建模任务:仿真参数 %Z.!T  
L0^rw|Z%'  
偏振片#1: S/?!ESW6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Z'Uc}M'U  
 高透过率(最大化) PiL[&_8g  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) D MzDV_  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) :`Sd5b>  
偏振片#2: !tuN_  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 bM@8[&t a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 XEX-NE"]  
 光栅周期:100nm "gIjU~'A  
 光栅材料:钨 vV$6fvS  
w^EUBRI-  
5. 偏振片特性 PR+L6DT_  
"|,;~k1  
 偏振对比度:(要求至少50:1) A_pcv7=@  
cXDG(.!n7B  
[attachment=70655] XYrZI/R  
W{!Slf  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) U L3++bt  
7g%.:H =  
[attachment=70656] h\<;N*Xi  
_N1UL?  
6. 二维光栅结构的建模 h 0c&}kM  
[attachment=70657]
`VL<pqPP  
b0:5i<"w6  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 dN)@/R^E;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 i_' u:P<t  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7dh--.i  
<#ZDA/G(  
[attachment=70658]
}uo.N  
 \X]  
7. 偏振敏感光栅的分析 <&m `)FJ  
[attachment=70659]
X"fSM #  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 _ry7 [/)  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) R64/m9  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 d{FD.eI 0  
8. 利用参数优化器进行优化 -;s-*$I  
[attachment=70660] U/j+\Kc~  
;)rs#T;$  
 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。 F#>^S9Gml  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 JQO%-=t  
 在该案例种,提出两个不同的目标:  XKEbK\  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,0fYB*jk  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 nNP{>\x;"  
Ks/Uyu. X  
9. 优化@193nm  1k39KO@  
[attachment=70661] tLc~]G*\`s  
wPRs.(]_  
 初始参数: (cpaMn@)g  
 光栅高度:80nm V+dFL9  
 占空比:40% 15U[F0b  
 参数范围: ?YA5g' l  
 光栅高度:50nm—150nm !1{kG%B=  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;Y"*Z2U  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Ng;Fhv+  
[attachment=70662] j|c6BdROl  
FZJyqqA$_  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 L\/YS;Y  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 P%^\<#Ya7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w@Gk#  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ^[u*m%UB  
lV )SOs$  
10. 优化@193nm结果 A_}%YHb  
[attachment=70663] h 1 `yW#%  
$"`9QD~  
 优化结果: %n<.)R  
 光栅高度:124.2nm j[q$;uSD  
 占空比:31.6% VQ]MJjvb  
 Ex透过率:43.1% ckg8x&Z  
 偏振度:50.0 /ar/4\b  
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|^pN  
ab-MEN`5  
 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。 Q{))+'s2h  
 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。 ].,T Snb  
 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。 j6.'7f5M<H  
5q>u]n9]  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 JJn+H&[B  
[attachment=70665]
7IV:X _y  
d;c<" +  
 初始参数: 8OW504AD  
 光栅高度:80nm |Sf` Cs  
 占空比:40% !&=%#i  
 参数范围: 0Fi&7%  
 光栅高度:50nm—150nm {cF >, T  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qf qp}g\  
 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% <78LB/:  
[attachment=70666] UW/{q`)  
;n-IpR#|  
 优化结果: av*M #  
 光栅高度:101.8nm [va7+=[1=  
 占空比:20.9% 9&t!U+  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) .Iret :  
 偏振对比度:50.0 UIl^s8/  
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。 :/ yR  
>5|;8v-r  
12. 结论 0Q_@2  
>&kb|)  
  • 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 LpJ_HU7@lk  
       (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。
[@_zsz,`L  
&3;yho8v@  
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