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infotek 2020-11-09 09:28

紫外光栅偏振片的参数优化

案例315(3.1) /WX 0}mWu  
{s/u [T_D2  
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。 &XE eJ  
qwx{U  
1. 线栅偏振片的原理 Y;[#~3CA  
+rA:/!b)Y  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 uEPdL':}2  
2. 建模任务 eED@Z/~6  
N)H _4L  
iAAlld1  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 d|c> Y(  
 偏振元件的重要特性: vx&jI$t8  
 偏振对比度 tf+5@Zf]4  
 透射率 +S3r]D3v/  
 效率一致性 n-Qpg  
 线格结构的应用(金属)
C)|{7W  
c6 tB9b  
3. 建模任务 P)$q  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
-P5M(Rt  
4. 建模任务:仿真参数 !gfz4f&  
!U2Wiks  
偏振片#1: [8J/# !B  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (VxWa#P  
 高透过率(最大化) *`HE$k!  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) TT0~41&l  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 1*>lYd8 _  
偏振片#2: \?X'U:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 D\ H) uV`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &74*CO9B9  
 光栅周期:100nm ZrA OX'>u9  
 光栅材料:钨 j cT  
JTxHM?/G  
5. 偏振片特性 bz=B&YR  
5ma*&Q8+  
 偏振对比度:(要求至少50:1) '#fwNbD  
?l3PDorR  
?_+h+{/@B  
!PFc)J  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) {J}Zv5  
UUF;Q0X  
;6?VkF  
Y_}DF.>I P  
6. 二维光栅结构的建模 QE.a2 }  
PJCRvs|X  
-]?F  
 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。 ft"B,  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 n;eK2+}]  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *)2& gQ&%+  
#SzCd&hI  
"s6O|=^*  
"t{|e6   
7. 偏振敏感光栅的分析 /puM3ZN  
Dm"@59x  
 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。 nEZo F  
 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) `;@#yyj:_  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
jtMN)TM  
8. 利用参数优化器进行优化 (mOUbO8  
bOi`JJ^   
8?L7h\)-  
 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。 GTw3rD^wg  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 n 2k&yL+a  
 在该案例种,提出两个不同的目标: y8$TU;  
 #1:最佳的优化函数@193nm bUW`MH7yJ  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
>lo,0oG  
pN[G?A  
9. 优化@193nm tr]=q9  
3MR4yw5v  
/A U& X  
 初始参数: +$eEZ;4  
 光栅高度:80nm xp395ub6  
 占空比:40% 8?lp:kM  
 参数范围: %n3lm(-0U  
 光栅高度:50nm—150nm {%S>!RA  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) p&nIUx"  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  1k5o?'3&  
 xZ*.@Pkr  
tFvc~zz9  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Zd/ACZ[  
 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。 MYzyg  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,cR=W|6cQm  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 H0Q.; !^  
Z|YiYQl[)  
10. 优化@193nm结果 3Z *'  
TSQ/{=r  
:nuMakZZ  
 优化结果: wG1A]OJl1  
 光栅高度:124.2nm @$R[Js%MuO  
 占空比:31.6% sv<U$M~)X  
 Ex透过率:43.1% QGtKu:c.81  
 偏振度:50.0 \vBpH'hR,'  
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。 0jY#,t?>  
ORPQ1%tu  
 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。 KGCm@oy  
 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。 k<xiP@b{y  
 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。 \;w+_<zE5{  
o|\0IG(\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 \de82 4  
xm@vx}O:  
WlHw\\ur  
 初始参数: p)d0ZAs  
 光栅高度:80nm t'@1FA!)  
 占空比:40% H\tz"<*``  
 参数范围: zi~_[l-  
 光栅高度:50nm—150nm r>N5 ^  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _w+ix9Fr?  
 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% 9/OB!<*V|  
c?i=6C dD'  
^ q]BCOfJ(  
 优化结果: h>,yqiY4p  
 光栅高度:101.8nm IxwOzpr  
 占空比:20.9% OczVObbS  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) e-;$Iv  
 偏振对比度:50.0 Ic 4>kKh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 {s}@$rW  
t.m65  
12. 结论 >&h#t7<  
4C2JyP3  
 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) ($^XF:#5  
 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 (KaP=t}  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  ?C   
 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。 ai% fj*  
BBy"qkTe  
H"W%+{AR  
QQ:2987619807 U@v=q9'W  
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