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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) iv_3R}IbX  
v)_c*+6u  
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。 @y7KP$t  
:JG5)H}j+  
1. 线栅偏振片的原理 F\xIVY  
-LRx}Mb9  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 X}(X\rp  
2. 建模任务 \Hrcf+`  
,]wQ]fpt  
\99'#]\_/E  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ^6kl4:{idE  
 偏振元件的重要特性: Yc]k<tQ  
 偏振对比度 36(qe"s  
 透射率 S?JCi =  
 效率一致性 S1^/W-yoc~  
 线格结构的应用(金属)
gU+yqT7=  
X,l7>>L{g  
3. 建模任务 DCiU?u~  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
,Ohhl`q(  
4. 建模任务:仿真参数 Lm=EN%*#9  
!9 kNL  
偏振片#1: WLXt@dK*u  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 f\= @jV  
 高透过率(最大化) }C_g;7*  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) E*5aLT5!,  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) j1g$LAe  
偏振片#2: k 6[   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eC"e v5v  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 {l$)X  
 光栅周期:100nm ? bWc<]  
 光栅材料:钨 [>?|wQy>=  
^2Cqy%x-  
5. 偏振片特性 e_epuki  
9)vU/fJ|  
 偏振对比度:(要求至少50:1) )J@[8 x`  
seK;TQ3/7  
}w35fG^  
jm<^WQ%Cc  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) i=n;rT  
$!9U\Au>2  
N7"cMAs\G  
u3 LoP_|  
6. 二维光栅结构的建模 q[qX O5  
Pzzzv^+  
+1c r6a  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 {= &&J@:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >Vq07R  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 - i2^ eZl  
:* |WE29U  
?SYmsaSr5  
2 oL$I(83  
7. 偏振敏感光栅的分析 d1g7:s9$0  
U`~L}w"  
 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。 Gq1C"s$4'  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 7CR#\&h`  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
+76ao7d.  
8. 利用参数优化器进行优化 nt>3i! l  
V_$<^z|  
#B?lU"f8q^  
 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。 3:WHC3}W  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 z[[qrR  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 3'L =S  
 #1:最佳的优化函数@193nm F7C+uG Ts  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
6rE8P#  
:yJ#yad  
9. 优化@193nm l=P)$O|=w  
KI\bV0$p<  
= =pQ V[  
 初始参数: .u&X:jOE  
 光栅高度:80nm VgbT/v  
 占空比:40% ;8MQ'#  
 参数范围: Q1kM 4Up  
 光栅高度:50nm—150nm a6h+?Q7uF  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NoF|j57?u'  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3dZj<(.  
f\$_^dV  
fA1{-JzV<4  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 mDA+ .l&)b  
 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。 @||nd,i`n~  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w#BT/6W&G  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 D5Rp<PBq,  
0r$n  
10. 优化@193nm结果 M).CyY;bm  
Zonn  
aEa.g.SZ  
 优化结果: O`_, _  
 光栅高度:124.2nm @>ys,dy  
 占空比:31.6% @[\zO'|  
 Ex透过率:43.1% @6!Myez'  
 偏振度:50.0 a|]deJU^  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。  Jc]k\U  
2Gj)fMK38  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ,bM):  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 -e"kJd&V  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Fku<|1}&y  
8yOhKEPX  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 uTO%O}D N  
b$ 8R  
VS`{k^^  
 初始参数: ] NW_oRH  
 光栅高度:80nm 4%<wxrod  
 占空比:40% 'Zex/:QS  
 参数范围: D8*6h)~  
 光栅高度:50nm—150nm vqoK9  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) h{\S'8  
 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% =?]S8cth  
.n.N.e  
 |#xBC+  
 优化结果: C^_m>H3b  
 光栅高度:101.8nm iN0'/)ar  
 占空比:20.9% &+hk5?c /  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) L|b[6[XTHL  
 偏振对比度:50.0 eMn'z]M&]  
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。 j-i>Jd7  
Ed-3-vJej6  
12. 结论 spQr1hx<  
6N Ogi  
 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) e6 <9`Xg  
 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 `d/* sX?k  
(如Downhill-Simplex-algorithm) B=r+ m;(  
 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。 @0tX ,Z9  
?djH!  
>lJTS t5{  
QQ:2987619807 K0I.3| 6C  
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