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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) nV}8M  
nH@(Y&S  
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。 -G9|n#zCU  
;DuXS y!g  
1. 线栅偏振片的原理 St@l]u9  
k#O,j pbB  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 l&Z Sm  
2. 建模任务 [*8Y'KX <  
IdPn%)>6  
{`% hgR  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +t98 @  
 偏振元件的重要特性: z{:-!oF&CB  
 偏振对比度 9Bz0MUbrLl  
 透射率 )MZC>:  
 效率一致性 740B\pc0  
 线格结构的应用(金属)
{Oj7  
brh=NAzt  
3. 建模任务  H;NbQ  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
i9rS6<V'  
4. 建模任务:仿真参数 0VN7/=n|  
$&hN*7Ts  
偏振片#1: IG< H"tQ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 qI%&ay"/  
 高透过率(最大化) R(k}y,eh.`  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) u%u&F^y  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) @w\I qr  
偏振片#2: `0bP0^w  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 a?F!,=F  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 A%u_&a}  
 光栅周期:100nm [dB$U}SEj  
 光栅材料:钨 `'i( U7?  
1l5J P|x  
5. 偏振片特性 e_.Gw"/Yl  
1@>$ Gcc  
 偏振对比度:(要求至少50:1) }4&/VvN  
p@~ic#X  
`!vUsM.d  
1vnYogL   
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) c6&Q^p|CF  
6cz/n8Mg  
*27*>W1  
>|g?wC}V;  
6. 二维光栅结构的建模 a~PK pw2%  
h|D0z_f  
f>2MI4nMG  
 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(@uwX$m  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 /@"Y^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5'KA'>@  
Fh8lmOL;?  
w(9*7pp  
;"kaF!  
7. 偏振敏感光栅的分析 t$J.+}}I  
PL X>-7@  
 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。 CrC =A=e  
 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) TP%+.#Fu  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
-F@L}|  
8. 利用参数优化器进行优化 ]p7jhd=  
0hY{<^"Y  
^7^N}x@  
 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。 =Yz'D|=t  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 HCWNo  
 在该案例种,提出两个不同的目标: q?):oJ  
 #1:最佳的优化函数@193nm $pyOn2}  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
M|,mr~rRG  
}}&#|)Yq  
9. 优化@193nm k(t}^50^j  
i,I B!x  
>UDd @  
 初始参数: x3 >  
 光栅高度:80nm \$sjrqKnu  
 占空比:40% 1vzb8.  
 参数范围: k{;,6H  
 光栅高度:50nm—150nm #]P9b@@e  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) EV pi^>M  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 _P?s'HH  
/FD5 G7ES  
;&V s4  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 U;N:j8  
 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。 !|ak^GE:(%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c;?fMX  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 */:uV B,b2  
$5x ,6[&  
10. 优化@193nm结果 -m *Sq  
JN+_|`  
1u3, '8F  
 优化结果: B"yFS7Rrj  
 光栅高度:124.2nm yAL[[  
 占空比:31.6% i4Lc$20?d  
 Ex透过率:43.1% vM:cWat  
 偏振度:50.0 #$1Z  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 %`Z+a.~U  
?;[w" `"  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 h2ytS^  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 *g?Po+ef%  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Xtt ? ]  
'3zc|eJt&  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 .<@8gNm3  
1`ayc|9BR  
PB;eHy  
 初始参数: Po%LE]v,  
 光栅高度:80nm  (x/k.&  
 占空比:40% DL$@?.?I  
 参数范围: }=c85f~i  
 光栅高度:50nm—150nm rj(T~d4  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $Y69@s%f  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% ;>n,:355L  
:VTTh |E%#  
'!/<P"5t  
 优化结果: *G* k6.9W!  
 光栅高度:101.8nm "g$IP9?U  
 占空比:20.9% +$g}4  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 0 $,SF3K  
 偏振对比度:50.0 uj :%#u  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ?@E!u|]K  
w!fE;H8w6  
12. 结论 dCRyOid$  
1t)il^p4[;  
 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) J0@X<Lt U  
 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 H1} RWaJ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) )wT-8o  
 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。 +E{|63~q  
yu;P +G  
Hy^N!rBxfO  
QQ:2987619807 17`1SGZ  
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