摘要
由于相位和(hé)結構之間(jiān)的直接關系，衍射分束鏡通(tōng)常采用一定的傍軸近似來(lái)設計(jì)，這些(xiē)算(suàn)法也提供了這種近似，反之亦然。在非傍軸或甚至高(gāo)NA分束器(qì)的情況下，這些(xiē)近似将引入一些(xiē)不準确性，因此，如果不進行(xíng)額外嚴格的後優化，至少(shǎo)建議進行(xíng)嚴格的分析。在這個(gè)用例中，使用奇數(shù)衍射級對典型的二元1:6分束器(qì)執行(xíng)這樣嚴格的評估。為(wèi)此，對初始系統的結構進行(xíng)了參數(shù)化，并通(tōng)過可(kě)編程光栅分析器(qì)定義了一組自定義的評價函數(shù)。對于參數(shù)優化和(hé)後續的公差分析，使用嚴格的傅裏葉模态法 (FMM)。
建模任務
衍射分束面初始設計(jì)(*)
1. 采用VirtualLab Fusion的叠代傅裏葉變換算(suàn)法(IFTA)設計(jì)工具計(jì)算(suàn)了分束器(qì)的初始相位函數(shù)。
2. 對于高(gāo)度輪廓的轉換，采用了基于薄元件近似(TEA)的結構設計(jì)。
(*)不是這個(gè)用例的一部分 (**)這些(xiē)會(huì)話(huà)編輯器(qì)在衍射光學工具箱銀版中可(kě)用。
TEA和(hé)等距抽樣結構的局限性
TEA非常适合于最小(xiǎo)特征尺寸不小(xiǎo)于約5倍波長的情況。如果不是這樣，振幅/相位分布與設計(jì)高(gāo)度輪廓相互作(zuò)用後可(kě)能會(huì)顯示出與期望值的相關偏差。
因此，需要進行(xíng)嚴格的評估。
對于參數(shù)優化，需要對結構數(shù)據進行(xíng)不同的定義。
後優化的數(shù)據準備(參數(shù)化)
衍射分束器(qì)表面進一步優化
哪個(gè)衍射級次有(yǒu)哪些(xiē)評價函數(shù)？
利用可(kě)編程光栅分析器(qì)
分束器(qì)初始設計(jì)的嚴格分析
設置優化參數(shù)
兩個(gè)優化過程對比
在這個(gè)用例中，我們演示了兩種具有(yǒu)不同配置目标和(hé)約束的優化：
在優化#1中，優先考慮均勻性誤差。
在優化#2中，0級也要最小(xiǎo)化。
關于評價函數(shù)約束，用戶可(kě)以指定
單獨的目标值、範圍、下限或上(shàng)限是什麽
以及通(tōng)過權重，它們的貢獻應該是什麽。
在優化過程中，采用了內(nèi)建的下降單純形算(suàn)法
評價函數(shù)約束的配置
優化#1(優先級=均勻性誤差)
優化#2(優先級=均勻性誤差&低(dī)0級)
嚴格結果對比(初始—優化#1—優化#2)
公差仿真結果
研究了在±5%範圍內(nèi)生(shēng)産過程中可(kě)能的高(gāo)度公差時(shí)質量函數(shù)的表現。
在大(dà)部分的公差範圍內(nèi)，蝕刻深度誤差約為(wèi)±1.5%(藍(lán)色&紅色區(qū)域長度)，第二種優化設計(jì)的均勻性明(míng)顯較差。
乍一看，優化#2的最小(xiǎo)均勻性誤差(紅色曲線@0%)并不居中，這似乎有(yǒu)些(xiē)奇怪。這是因為(wèi)優化#2優先考慮了低(dī)0級效率，從而犧牲了一些(xiē)均勻性來(lái)實現這一目标。
因此，對于公差分析的整個(gè)預期範圍，第2種優化的結構總是有(yǒu)一個(gè)明(míng)顯較低(dī)的0階。
注意：
公差仿真結果中的參考值1總是指被檢測結構的各自單獨優化高(gāo)度(用紫色線表示)。
公差仿真結論
公差測試提供了一個(gè)更好的信息基礎，以決定什麽是最适合所需應用的結構。
可(kě)以看出，如果使用均勻度誤差最低(dī)的高(gāo)度，在相似的±1.3%(黃色區(qū)域長度)的公差範圍內(nèi)，第2次優化的結構均勻度誤差低(dī)于0.5%(綠線)。
因此，具有(yǒu) 0.9825 (707.7 nm) 額外高(gāo)度縮放的第二次優化結果可(kě)能是一個(gè)具有(yǒu)整體(tǐ)性能合适的良好解決方案。在下表的最後一列“優化#2b”中顯示了相應的結果。
文件信息
延伸閱讀
- 可(kě)編程光栅分析器(qì)
- 非近軸衍射分束器(qì)的設計(jì)與嚴格分析
- 産生(shēng)二維光标的衍射分束器(qì)的設計(jì)
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