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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

-/Zy{2 <u  
案例315(3.1) mY]o_\`  
s^m`qi(H  
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。 y;_F[m  
/x<uv_"  
1. 线栅偏振片的原理 3p]\l ]=  
[attachment=70652]
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 D=K{(0{"/,  
' H4m"  
2. 建模任务 ">Ms V/  
[attachment=70653]
;.^! 7j  
9@}5FoX"  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 cj[x%eK>  
 偏振元件的重要特性: ZQn>+c2%!  
 偏振对比度 Y#+Ws0wN  
 透射率 V+r&Z<&  
 效率一致性 eZD"!AT  
 线格结构的应用(金属) .m.Ga|;  
Yhjv[9  
3. 建模任务
      x-z方向(截面)            x-y方向(俯视图)
[attachment=70654]
p+0gE5  
:4)(Qa(  
4. 建模任务:仿真参数 WJ^]mpH9  
E!uQ>'iq.  
偏振片#1: !tb!%8{~  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 h!Y##_&&4  
 高透过率(最大化) nW<nOKTnk_  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ;j qF:Wl@  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) gYbcBb%z  
偏振片#2: brG!TJ   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Pz\ByD  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %gj7KF  
 光栅周期:100nm f>e0 l'\  
 光栅材料:钨 .jiJgUa7  
f'*/IG  
5. 偏振片特性 w`fbUh6/  
Xk1uCVUe5  
 偏振对比度:(要求至少50:1) :*^aSPlV  
";7/8(LBZ  
[attachment=70655] r4<As`&  
FA := )  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ; 6PRi/@  
u,{R,hTDS  
[attachment=70656] j\zlp  
j"fx|6l)  
6. 二维光栅结构的建模 TL)7X.1'L  
[attachment=70657]
!\'H{,G  
A&M(a  
 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。 5g O9 <  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 _+ Sf+ta  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 #)@#Qd  
G B"Orm.  
[attachment=70658]
\)6bLB!  
+-9-%O.(;  
7. 偏振敏感光栅的分析 |=KzQY|u  
[attachment=70659]
+@yU `  
 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。 !YI<A\P  
 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) iX<" \pV  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 qkz|r?R)  
8. 利用参数优化器进行优化 q2'}S A/  
[attachment=70660] )l.uj  
-~4r6ZcA  
 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。 hc3tzB  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 R eb.x_  
 在该案例种,提出两个不同的目标: '[HQ}Wvn  
 #1:最佳的优化函数@193nm H_Va$}8z  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 U OGjil{.  
u;!h   
9. 优化@193nm *SIYZE'  
[attachment=70661] DVMdRfA  
e+F $fQt>  
 初始参数: i$`o,m#  
 光栅高度:80nm *wY+yoj  
 占空比:40% H9i7y,[*  
 参数范围: e|5@7~Vi  
 光栅高度:50nm—150nm uK`gveY  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) nB5\ocJ  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 GAZRQ  
[attachment=70662]  o0>|  
=wW M\f`=  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 S'W,AkT  
 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。 Q672iR\#)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 43-Bx`6\  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 JM?__b7g2  
GQk/ G0*&  
10. 优化@193nm结果 z wRF-{s  
[attachment=70663] 8x LXXB  
%<+uJ'pj  
 优化结果: Tx]p4wY:D  
 光栅高度:124.2nm g|->W]q@;  
 占空比:31.6% x?lRObHK  
 Ex透过率:43.1% oU @!R  
 偏振度:50.0 kB=B?V~#  
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]
%3"3V1  
r<Z.J/a  
 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。 j|`lOH8  
 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。 - 0q263z  
 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。 US3)+6  
K3`!0(  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %&VI-7+K  
[attachment=70665]
m@+QC$6S  
FN<>L0  
 初始参数: >ov#\  
 光栅高度:80nm `OgT"FdL!  
 占空比:40% @mv G=:k  
 参数范围: G`jvy@  
 光栅高度:50nm—150nm  s!  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _&U#*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% [KHlApL  
[attachment=70666] Ok@`<6v  
u-s*k*VHoc  
 优化结果: LAnC8O  
 光栅高度:101.8nm 4 qY  
 占空比:20.9% I{>Z0+  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ?Js4 \X!uJ  
 偏振对比度:50.0 zv0sz])  
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。 ]+m 2pEO  
4e.19H9  
12. 结论 hcRe,}wJ  
}uC]o@/  
  • 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  <82&F  
       (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。
&4}=@'G@  
@Lf&[_  
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