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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) iRV ;Fks  
#iis/6"  
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。 J\W-dI  
<9@7,2  
1. 线栅偏振片的原理 #Ws 53mT  
OM9 6`  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 [{F%LRCo-  
2. 建模任务 y7zkAXhJ  
"D> ]ES%5  
8?jxDW a  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 p/|(,)'+jx  
 偏振元件的重要特性: 6w#nkF  
 偏振对比度 c<qe[iyt/  
 透射率 rm+v(&  
 效率一致性 PM~*|(fA  
 线格结构的应用(金属)
JmWR{du  
d><fu]'  
3. 建模任务: boQ)fV"  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
W7!.#b(hU  
4. 建模任务:仿真参数 G8NRj9k?  
fuSq ={]  
偏振片#1: (5Ky6b9v  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mC(u2  
 高透过率(最大化) ~Q!~eTw  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) %yw=[]Vjze  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ;?im(9h"v!  
偏振片#2: rycJyiw<-  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _:,.yRez  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 '\4fU%  
 光栅周期:100nm d)*(KhYie@  
 光栅材料:钨 g.*&BXZi  
URw!7bTz  
5. 偏振片特性 }|He?[TR  
5LMj!)3  
 偏振对比度:(要求至少50:1) ggCr-  
$,`VUe{  
lS{4dvr?w  
}=pOiILvD  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) BD1K H;  
[a D:A  
wG:$6  
Dh8(HiXf:  
6. 二维光栅结构的建模 n8FT<pUq  
Rkr^Z?/GH  
s*{mT6s+T  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 x(yX0 ,P/7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 c9|a$^I6  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B}k'@;G  
9 d] tjT  
{fElto   
w&+\Wo;([b  
7. 偏振敏感光栅的分析 Cji#?!Ra?  
3#<'[TF00t  
 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。 Bb_}YU2#  
 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) hwZ6 .  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
"0<Sd?Sz  
8. 利用参数优化器进行优化 \vs%U}IrO  
67ZYtA|t  
\SzGzCJ  
 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。 :D^Y?  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 !a)s`  
 在该案例种,提出两个不同的目标: |3"NwM>  
 #1:最佳的优化函数@193nm Z3I L8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
q1<Fg.-r  
k{qLkcOg=  
9. 优化@193nm ~ \-r  
){jqfkL  
$KH@,;Xz  
 初始参数: F42TKPN^uu  
 光栅高度:80nm XzlIW&"uC  
 占空比:40% +Gp!cGaAm  
 参数范围: xf[z EEt  
 光栅高度:50nm—150nm (,d/JnP  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,Os7T 1>  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1wU=WE(kKZ  
t{[gKV-b  
widI s[ )  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 {4o\S  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。  =05iW  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 mC% %)F'Zf  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 K]%N-F>r  
N!.kq4$.  
10. 优化@193nm结果 #?A]v>I;C  
5_PWGaQa  
%e(9-M4*  
 优化结果: .wM:YX'[G  
 光栅高度:124.2nm .<0=a|IAz  
 占空比:31.6% IsWcz+1n  
 Ex透过率:43.1% A> J1B(up  
 偏振度:50.0 $dr27tse&<  
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。 <8g *O2  
3^j~~ "2,w  
 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。 8H&_,;  
 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。 ^! $} BY  
 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。 uT'-B7N  
?,D>+::  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 .jLMl*6%:  
:Pj W:]  
d'x<- l9  
 初始参数: 9"[!EKW  
 光栅高度:80nm v&k>0lV, ^  
 占空比:40% FGV}5L  
 参数范围: E~rs11  
 光栅高度:50nm—150nm TEH*@~P"  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l6',  
 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% W\nHX I  
%kF TnXHK  
uWJ#+XK.  
 优化结果: L"Qh_+   
 光栅高度:101.8nm j|3g(_v4W  
 占空比:20.9% oV%( 37W9=  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) KyuA5jQ7  
 偏振对比度:50.0 g,A.Y,})  
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。 '*o7_Ez-{  
[] GthF  
12. 结论 n25irCD`  
K> c8r8!  
 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) *#9VC)Q  
 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 3bT6W, J4T  
(如Downhill-Simplex-algorithm) /}h71V!  
 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。 NqQM! B]  
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QQ:2987619807 "N?%mCPI  
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