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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) i$jzn ga  
6Q~(ibKx  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 (p!w`MSv  
m+=L}[  
1. 线栅偏振片的原理 ^$x1~}D  
-A(]U"@n  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 M=t;t0  
2. 建模任务 (/ e[n.T  
QnH;+k ln  
T%TfkQ__d  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 557%^)v  
 偏振元件的重要特性: ,(v=ZeI  
 偏振对比度 go!jx6~;x  
 透射率 WCL#3uYk"  
 效率一致性 &,%+rvo}  
 线格结构的应用(金属)
GbfA-\  
a2.@Zyz  
3. 建模任务 S '(K  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
yP*oRV%uX  
4. 建模任务:仿真参数 Mq Q'Kjo  
2"pFAQBw~i  
偏振片#1: ,UATT]>  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X 3(CY`HH[  
 高透过率(最大化) Rxl/)H[Lc"  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) qE@H~&  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) :P?zy|aBi  
偏振片#2: ()ZP =\L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 eQ80Kf~  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +T8]R7b9  
 光栅周期:100nm z"$huE>P6  
 光栅材料:钨 n,*E s/\  
Q4B(NYEu(  
5. 偏振片特性 >7(7  
<Url&Z  
 偏振对比度:(要求至少50:1) >goG\y  
@ev8"JZ1  
B]wfDUG  
$m[* )0/  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) @M=\u-jJ.  
~zc B@; :  
$LHF=tYS  
_qU;`Q  
6. 二维光栅结构的建模 wY{!gQ  
5z@QAQ  
PD`EtkUnv  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Hq0O!Zv  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !I+F8p   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .s`7n *xz  
0ra+MQBg  
@jT=SFf  
i/aj;t  
7. 偏振敏感光栅的分析 JK^pb0ih  
3 adF) mh  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 }cd-BW  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) Z/+H  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
my*E7[  
8. 利用参数优化器进行优化 a @i?E0Fr  
Dy^A??A[E}  
:,pdR>q%(y  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 uE^5o\To  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Q'c[yu  
 在该案例种,提出两个不同的目标: NzC&ctPk  
 #1:最佳的优化函数@193nm _GsHT\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
y7-dae k  
A"Sp7M[J  
9. 优化@193nm `V=F>s$W  
#bCzWg  
!DZ4C.  
 初始参数:  R7ExMJw  
 光栅高度:80nm #(1R:z\:  
 占空比:40% .( X!*J]G  
 参数范围: yCZ[z A  
 光栅高度:50nm—150nm Qo])A6$IU  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) (&xIB F_6  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .y2np  
eGi|S'L'  
&D#B"XI  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 g7O , <  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 d;E (^l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <c]?  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 =`MMB|{6  
i$dF0.}Q  
10. 优化@193nm结果 DP=\FG"}x  
({9P, D~2  
Yy4l -}"  
 优化结果: a.B<W9$`  
 光栅高度:124.2nm Ahrtl6@AS  
 占空比:31.6% [J+]1hCZ|  
 Ex透过率:43.1% jU_#-<'r  
 偏振度:50.0 mcLxX'c6<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。 W kSv@Y,  
_[8sL^  
 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。 ^|lG9z%Foy  
 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。 $S2kc$'F  
 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。 ;1L7+.A  
N3o kN8d  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 </33>Fu)  
(m& ''yaH  
&1M#;rE;D#  
 初始参数: _T(MMc  
 光栅高度:80nm A]AM|2 D  
 占空比:40% # PZBh  
 参数范围:  Sn-D|Z  
 光栅高度:50nm—150nm axLO: Q,  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]R6Z(^XT,E  
 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% ky0,#ZOF  
I oFtfb[  
 :IX_}|  
 优化结果: ]]lM)  
 光栅高度:101.8nm +e( (!  
 占空比:20.9% un(fr7NW  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) .9KW| (uW  
 偏振对比度:50.0 Ps9YP B-  
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。 Uiu9o]n  
w"?E=RS  
12. 结论 OvtiFN^s'  
i*ji   
 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) (h>+ivf|  
 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 A3mSSc6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dX ;G [\  
 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。 H\ONv=}7I  
?8aPd"x  
}*3#*y "  
QQ:2987619807 ~#V1Gunq  
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