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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) IGT_ 5te  
-/c1qLdQ  
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。 ZHlin#"  
i%PHYSJ.  
1. 线栅偏振片的原理  /kU@S  
y=xe<#L  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 cGta4;  
2. 建模任务 So%1RY{ )  
a=.db&;vY  
n "KJB  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 E)wT+\  
 偏振元件的重要特性: 14 'x-w^~k  
 偏振对比度 MZW Y  
 透射率 f^sb0nU  
 效率一致性 ' 5 qL  
 线格结构的应用(金属)
irb.F>(x  
RK:sQWG  
3. 建模任务 X1[R*a/p  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
TL{pc=eBo  
4. 建模任务:仿真参数 1=5'R/k  
s k6|_  
偏振片#1: Rn(F#tI  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 zw0 r i6  
 高透过率(最大化) n;^k   
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) JvJ!\6Q@  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) *Gh8nQbh  
偏振片#2: A;j$rGx  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _<F@(M5  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 'a/6]%QFd!  
 光栅周期:100nm zHc4e   
 光栅材料:钨 rn[}{1I33Q  
 ~uZLe\>K  
5. 偏振片特性 9 roth  
4f[M$xU&h  
 偏振对比度:(要求至少50:1) pkV\D  
q MdtJ(gq  
hOLy*%  
l)PFzIz=V  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }%ZG> LG5J  
iLd"tn'  
\ NSw<.  
-KJ!  
6. 二维光栅结构的建模 "ko?att~  
q'AnI$!  
p9 ,\{Is  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 9k+&fyy  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 7- 3N  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 >;&V~q:di  
S}p&\w H  
031.u<_  
O$umu_  
7. 偏振敏感光栅的分析 s?;<F  
uZ`d&CEh  
 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。 g*r{!:,t  
 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) Q~Sv2  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
Rw ao5l=x  
8. 利用参数优化器进行优化 C(1A8  
voej ~z+  
pGbFg&  
 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。 ]T3BDgu%&  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 !%RJC,X  
 在该案例种,提出两个不同的目标: u388Wj   
 #1:最佳的优化函数@193nm 5IE+M  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
SL\y\G aV  
>]XaUQ-  
9. 优化@193nm HSr"M.k5  
77&^$JpM  
qnk,E-  
 初始参数: tp0!,ne*  
 光栅高度:80nm < ;,S"e  
 占空比:40% Va/@#=,q]  
 参数范围: B:A1W{l  
 光栅高度:50nm—150nm Sv ~1XL W  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :a f;yu  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 peTO-x^a-  
U3|&Jee  
.iP G/e  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 WP% {{zR$  
 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。 ),y!<\oQ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 bUAR<R'E  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 )*TW\v`B  
c2\rjK   
10. 优化@193nm结果 =S[FJaIu7  
wUIsi<Oj  
THbtu*El  
 优化结果: eA*Jfb  
 光栅高度:124.2nm +.gf]|  
 占空比:31.6%  $`XN  
 Ex透过率:43.1% 8W1K3[Jj<  
 偏振度:50.0 %+7T9>+  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 @cS1w'=  
we H@S  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 mOz&6T<|  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 5}d/8tS  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 %];h|[ax]  
&8X .!r`f  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 FQ_%)Ty2  
Q0L@.`~  
R!_8jD:$  
 初始参数: =mi:<q  
 光栅高度:80nm S`W'G&bCj  
 占空比:40% 2Pem%HE~P  
 参数范围: /mMAwx  
 光栅高度:50nm—150nm }o!#_N0T  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Q2[prrk%j  
 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% j2 o1"  
p29yaM  
\&\_>X.,  
 优化结果: 0U~;%N+lv  
 光栅高度:101.8nm j5,^9'  
 占空比:20.9% c9*1$~(v0I  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ]8xc?*i8  
 偏振对比度:50.0 ~<2 IIR$H  
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。 ==h|+NFa  
/slm ]'  
12. 结论 E VN-<=i^  
~$&:NB1~q  
 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) \ifK~?  
 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 PkPDVv  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?u_gXz;A  
 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。  /i-xX*  
J0ZxhxX35  
N"Qg\PS_  
QQ:2987619807 S1 EEASr!}  
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