-/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 ">MsV/
[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>e0l'\ 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 GB"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 zwRF-{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: >o v#\ 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。 ]+m2pEO 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。
|