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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) pb6 Q?QG,  
dhs#D:/{9  
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。 Y6+k9$h  
_En]@xK3&  
1. 线栅偏振片的原理 O8iu+}]/6  
?f9$OLEB  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 o;%n,S8J|^  
2. 建模任务 We|-5  
vmMV n-\#  
')rD?Z9 ^  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x)d2G 6x  
 偏振元件的重要特性: XQ4dohGCP  
 偏振对比度 Y5Ft96o))x  
 透射率 V!\n3i?i  
 效率一致性 A7.JFf>  
 线格结构的应用(金属)
T4l-sJ'|  
Qf" 6PJ  
3. 建模任务 K7+^Yv\YQx  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
p FXd4*  
4. 建模任务:仿真参数 ,b.kw}k  
j\nE8WH  
偏振片#1: 38<~R  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 xu`d`!Tx  
 高透过率(最大化) H7y&N5.V  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 1k*n1t):  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 7=L:m7T  
偏振片#2: S$Qr@5  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 2&suo!ig  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 (/To?`  
 光栅周期:100nm u!m,ilAnd  
 光栅材料:钨 nl.~^CP  
^ yY{o/6  
5. 偏振片特性 lR|$*:+  
$:xF)E  
 偏振对比度:(要求至少50:1) InAU\! ew  
(N&k}CO]W  
,<`|-oa  
.ruqRGe/  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) rE!G,^_{  
]JkpRaP$  
_G_ &Me0  
Z $ p^v*y  
6. 二维光栅结构的建模 eUzU]6h  
6z1aG9G  
%ZJ),9+  
 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。 ~ra#UG\Y8  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 m$j n5:  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ^yzo!`)fso  
#L|JkBia  
>OF:"_fh  
> u'/$ k  
7. 偏振敏感光栅的分析 Ah(\%35&  
WO.}DUfG+  
 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。 4SX3c:>  
 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) O('i*o4!}  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
R^mu%dw)(%  
8. 利用参数优化器进行优化 xCDA1y;j  
>cvE_g"?C  
I{i:B  
 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。 O>)n*OsS  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 l}U~I 3}).  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 1]a*Oer}  
 #1:最佳的优化函数@193nm :)^# xE(  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
,3fuX~g  
B}l}Aq8  
9. 优化@193nm #QJ4o_  
n.;5P {V1  
<lg"M;&Ht  
 初始参数: $9j>VGf=  
 光栅高度:80nm ' 91u q  
 占空比:40% Yc. ~qmG/z  
 参数范围: Vq)|gF[6i  
 光栅高度:50nm—150nm Bd N{[2  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) / h 2*$  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J pCZq #  
_oMs `"4K  
c_D,MW\IC  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ]$XBd{\D{  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 #XYLVee,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2V=FWuXC"  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Gdc ~Lh  
8CN7+V  
10. 优化@193nm结果 g4.'T51  
.:|#9%5  
],fwZd[t  
 优化结果: %~8](]p  
 光栅高度:124.2nm )ZQ9a4%  
 占空比:31.6% TQb FI;\  
 Ex透过率:43.1% toYg$IV  
 偏振度:50.0 {Vt^Xc  
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。 J1u@A$4l?  
EP*["fx  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 8h@)9Q]d\  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 hK9t}NE.O  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Xdp`Z'g  
qMW%$L\HA  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 8g2-8pa{  
6\S$I5  
R; Gl{  
 初始参数: .9[8H:Fe  
 光栅高度:80nm c}I8!*\  
 占空比:40% M~g~LhsF  
 参数范围: zDGg\cPj9  
 光栅高度:50nm—150nm R>YMGUH~w  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .$ P2W0G  
 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% Ep,0Z*j  
M#8Ao4 T  
:vgh KI  
 优化结果: sgb+@&}9n  
 光栅高度:101.8nm Z%HEn$t  
 占空比:20.9% *nUpO]  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) -XDP-Trk  
 偏振对比度:50.0 * F%ol;|Q  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 9'/|?I  
 <*6y`X  
12. 结论 #K,qF*  
;o)`9<es!2  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) n[cyK$"  
 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 zN8V~M;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) {p lmFV  
 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。 ;P0Y6v3  
Pu\DYP: (  
j5VRv$P  
QQ:2987619807 fE7a]R EK  
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