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infotek 2021-11-26 10:04

紫外光栅偏振片的参数优化

案例315(3.1) *cx mQ  
9;2PoW8  
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。 ' Bb]< L`  
(oX|lPD<b  
1. 线栅偏振片的原理 Vd3'dq8/?  
]'V8{l  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 S>}jsP:V  
2. 建模任务 /:v+:-lU  
z_R^n#A~r  
+jYO?uaT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 O-Hu:KuIf  
 偏振元件的重要特性: B 3|zR  
 偏振对比度 H .)}|  
 透射率 ,!t1( H  
 效率一致性 B+S &vV  
 线格结构的应用(金属)
"6_#APoP  
JbpKstc;  
3. 建模任务 ;KJJK#j  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
bcL>S$B  
4. 建模任务:仿真参数 4NN-'Z>a  
 {Uxa h  
偏振片#1: fl _k5Q'&p  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 !iUdej^tx  
 高透过率(最大化) 6G6Hg&B  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) nR4L4tdS  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 58zs% +F  
偏振片#2: q# gZ\V$I  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 %Y%+K5;AZ  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 `%AFKmc^;  
 光栅周期:100nm vE/g{~[5  
 光栅材料:钨 q)gZo[]~  
Pc{D,/EpR  
5. 偏振片特性 o O%!P<D  
vM~/|)^0sW  
 偏振对比度:(要求至少50:1) * 2[&26D  
]W<E#^  
z   
S<Q8kW:  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) (ii 5pnq  
2g-'.w  
0uzis09  
_tL+39 u  
6. 二维光栅结构的建模 R4!qm0Cd  
G39H@@ *O0  
g_;5"  
 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。 @)&b..c?_  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 #[sC H  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;1S{xd*^N  
"V~U{(Z  
\^EjE  
h 7kyz  
7. 偏振敏感光栅的分析 x)G/YUv76  
`@ qSDW!b  
 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。 ;Iw'TF   
 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) S) V uT0  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
A42At]  
8. 利用参数优化器进行优化 '7>Vmr 6  
9foQ0#R  
v{H23Cfh:  
 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。 -2> L*"^  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Yc:b:\0}F6  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 'P@a_*I  
 #1:最佳的优化函数@193nm z-7F,$  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
NXeo&+F  
\_x)E]D  
9. 优化@193nm 4 CX*,7LZ  
EXa6"D  
wO8^|Yf  
 初始参数: 2d.I3z:[  
 光栅高度:80nm mqsf#'ri  
 占空比:40% C dZ;ZR  
 参数范围: F,:F9r?l,H  
 光栅高度:50nm—150nm #Q'i/|g   
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) VKik8)/.  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J8b]*2D  
RtqW!ZZ:H  
*ac#wEd  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Z@ I%ppd  
 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。 dk(-yv'  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c,D'Hl6(%  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 %mcuYR'D}  
*JpEBtTv=5  
10. 优化@193nm结果 P$pl  
Tu6he8Q-  
h M8G"b  
 优化结果: Q'|cOQX  
 光栅高度:124.2nm 4a3f!G$  
 占空比:31.6% +Nza@B d  
 Ex透过率:43.1% Pc(2'r@#  
 偏振度:50.0 v5 9>  
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。 6u.b?_u  
lN1zfM  
 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。 #g|j;{P  
 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。 }pTj8Tr  
 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。 t TmFJ5  
2 G"p:iPp  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 h:GOcLYM@X  
FSBCk  
9|e"n|[  
 初始参数: q2 f/#"k  
 光栅高度:80nm .(hb8 rCM  
 占空比:40% z44uhRh  
 参数范围: DRzpV6s  
 光栅高度:50nm—150nm uo65i 1oi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) AnyFg)a<  
 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% CX:^]wY  
fwnpmuJ  
q#778  
 优化结果: 9D| FqU |  
 光栅高度:101.8nm -'0AV,{Z  
 占空比:20.9% GS$k  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) N Hh  
 偏振对比度:50.0 !'gz&3B~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,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 s7 KKH w  
87Uv+((H  
12. 结论 I[`2MKh  
RP X`2zr  
 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) NY;UI (<]  
 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 'H'+6   
(如Downhill-Simplex-algorithm) ^VIUXa  
 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。 P3yiJ|vP  
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