紫外光栅偏振片的参数优化
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。 B &)wJG A~8-{F 31 1. 线栅偏振片的原理 da$ErN'{ }QJ6"s
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 "SV/'0 2. 建模任务 8b $e) \5F
{MBx ! W 6CNMI] 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @eRv`O" 偏振元件的重要特性: =2d h}8Mz 偏振对比度 _%<qZT 透射率 /?:q9Wy 效率一致性 27UnH: = 线格结构的应用(金属) G V% @A U
zMIm 3. 建模任务: t,qz%J&a
x-z方向(截面) x-y方向(俯视图) 'e7;^s 4. 建模任务:仿真参数 *"j3x}
U< Yu|L6#[E 偏振片#1: I(+%`{Wv 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ml+O -
3T 高透过率(最大化) -nk0Q_7N 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 0vcFX)]yW 光栅材料:钨(适用于紫外波段) zG~nRt{4 偏振片#2: A@n//AZM 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 E1>zKENN; 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /XwwB 光栅周期:100nm g y1i% 光栅材料:钨 YJBf~0r >>0c)uC|W 5. 偏振片特性 5}`e"X iIU>:)i 偏振对比度:(要求至少50:1) oY7 eVu z {_X&{dZLX
G4)X~.Fy t+n+_X 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <_-8)abK >Q|S#(c
hi9@U]H# {_]<mw d 6. 二维光栅结构的建模 -\}Ix> .0]Odf:@ (J`EC 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。 ehQ~+x 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1'9YY")# 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *x&y24 JAI ;7
2R`}}4<Z HH'5kE0;d 7. 偏振敏感光栅的分析 j'|`:^
Sy \m1jV>q 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。 vaj-|&
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) A@JZK+WB} 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。 ph=U<D4 8. 利用参数优化器进行优化 gR8vF
*\F,?yU ;.b^A 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。 xi"Ug41) 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 +U,>D+ 在该案例种,提出两个不同的目标: o'p[G]NQ1o #1:最佳的优化函数@193nm RTv zS] #2:在300nm至400nm间一致性优化函数 w}``2djR'W ;>B06v 9. 优化@193nm f`8mES'gc8 pn4~?Aua0/
$nW^Gqwj]1 初始参数: |iB
svI: 光栅高度:80nm 'Mm=<Bh 占空比:40% :*s+X$x,< 参数范围: $#d.@JWi 光栅高度:50nm—150nm hS+R/7 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uM('R;<^ 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 dSIZsapH -XARew
=CjN=FM 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 wv_<be[?* 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 2Jc9}|, “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {]dH+J7 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 };@J)} TeWpdUCO 10. 优化@193nm结果 P0XVR_TJf 4+15`
f3HleA&& 优化结果: LjMhPzCp 光栅高度:124.2nm L64cCP* 占空比:31.6% c %.vI Ex透过率:43.1% r&c31k]E 偏振度:50.0 ,Frdi>7 ~ 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 wQ/Z: \Yd
0oe82 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 c-hhA%@Wq 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 YUsMq3^& 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 7T}r]C. j9/Ev]im|F 11. 300nm到400nm波长范围的优化 =
~^
DX%D8atrr *;yn_zg 初始参数:
Y+'522er 光栅高度:80nm Qv>rww] 占空比:40% E5F0C]hq 参数范围: >*cg
K}!@ 光栅高度:50nm—150nm Jdp@3mP
占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <tp#KZE 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% Wx-vWWx*Q S2*ER
KK4"H]!. 优化结果: VPqMbr"L[ 光栅高度:101.8nm ?\$\YX%/p 占空比:20.9% 8}(ul Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) aj)?P
偏振对比度:50.0 njN]0l{p 优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 zm('\KvT C^ hCT 12. 结论 -S,xR5 WbP*kV{ 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) j}$Up7pW
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 zr5(nAl (如Downhill-Simplex-algorithm) KGoHn6jM 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。 Zc9j_.?*
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