极紫外光栅波导中TE_(0)模式有效折射率分析

将极紫外光刻掩模板的吸收层视为光栅波导,对光栅波导的最低阶横电模式(TE_(0)模式)进行理论分析。根据光栅波导电场分布的对称性,首先指出其电场分布应为双曲余弦函数cosh(·),并提供了有效折射率的零阶近似值n_(eff,0)。利用有限元软件对TE_(0)模式进行仿真,然后将模拟结果与解析表达式计算结果进行对比,验证理论猜测的准确性。在吸收材料为金和银的情况下,零阶近似值(n_(eff,0))的相对误差已分别小至0.75%和0.96%。在此基础上,进一步推导出了一个简单的适用于非亚波长光栅波导有效折射率(neff)的高阶迭代公式,并用其来减小零阶近似的相对误差。数值模拟结果表明,经过7次迭代后,相对误差已减小到0.11%;经过23次迭代后,相对误差小于10^(-5)。

极紫外波段等宽度单模狭缝波导线形波带片的聚焦分析

随着加工技术的不断进步和对空间分辨率要求的不断提高,线形波带片狭缝宽度越来越小。对于线形波带片上不同宽度的狭缝,当均匀平面波入射时,会激发一个或多个波导模,从而导致模间色散和相位差。即便只有单模传输,由于基模的有效折射率和狭缝宽度有关,不同宽度的狭缝在出射端面处也将产生相位差。为了消除这些相位差,设计等宽度单模狭缝波导线形波带片,研究其在极紫外波段的聚焦效应,并建立相应的高斯型远场解析模型。通过有限元软件的数值模拟,确认了基模的高斯型模式场分布,对基模的菲涅耳衍射积分计算则进一步确认了远场解析模型的有效性。作为一个例子,设计了一个等宽度单模狭缝波导线形波带片,并计算了其在焦平面归一化的一维光场分布。

“水窗”波段等直径单模小孔波导光子筛的聚焦分析

随着加工技术的成熟和对空间分辨率要求的不断提高,光子筛小孔越来越小。对于光子筛上不同大小的圆孔,均匀平面波入射时会激发一个或多个波导模,进而导致模间色散和相位差的出现。即使小孔中只有单模传输,基模的有效折射率也与小孔的大小有关,从而会导致不同直径的小孔在出射端面处具有不同的相位。为了消除这些相位差,提出等直径小孔单模光子筛。研究了“水窗”波段中等直径小孔单模光子筛的聚焦效应,并建立了相应的高斯远场衍射模型。基于有限元软件的数值模拟确认了高斯模场的分布,并基于菲涅耳衍射积分的计算进一步确认了远场解析模型的有效性。