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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) Ipe;%as#  
iJBZnU:Mp  
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。 RAC-;~$WB  
nq=fSK(  
1. 线栅偏振片的原理 H=jnCGk  
]O."M"B  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 F@BNSs N=  
2. 建模任务 rxARJ so  
Ar==@777j  
K^bn4Nr  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 k$UBZ,=iC  
 偏振元件的重要特性: KB5{l%>  
 偏振对比度 _*9Zp1r  
 透射率 O 2U/zF:X  
 效率一致性 (`xc3-,  
 线格结构的应用(金属)
SxDE3A-:  
&BgaFx**  
3. 建模任务 PewLg<?,G4  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
hk I$ow(  
4. 建模任务:仿真参数 <T wq{kt  
#d~"bn q;c  
偏振片#1: P(`IY +  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 dY,'6 JzC  
 高透过率(最大化) oZ}e w!V  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) }5k"aCno  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) vXF\PMf  
偏振片#2: VxCH}&!  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内  VV  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 r!#3>F;B  
 光栅周期:100nm .\VjS^o&Z&  
 光栅材料:钨 =T$E lXwJ  
wb}tN7~Y;  
5. 偏振片特性 <LJ$GiU  
;VuIQ*@m"  
 偏振对比度:(要求至少50:1) URAipLvN  
3{ci]h`:y8  
4M _83WL  
GYYro&aq{  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "a: ;  
JI^w1I, T  
P}5aN_v \  
78%2#;;G  
6. 二维光栅结构的建模 SCjACQ}-  
9hv\%_>o  
2C-u2;X2  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ?sO_c3^7z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !rWib` %  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 z'fS%uI  
\c]/4C +/  
:* 'i\  
C?O{l%0  
7. 偏振敏感光栅的分析 oI>;O#  
!hq7R]TC+  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 I$Z"o9"  
 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) RwwKPE  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
p k/#+r;  
8. 利用参数优化器进行优化 -l\@50, D  
lY1m%  
/nrDU*  
 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。 IQM!dC  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 VYF4q9  
 在该案例种,提出两个不同的目标: ESs)|t h  
 #1:最佳的优化函数@193nm DGU$3w  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
DxYu   
;'h7 j*6  
9. 优化@193nm <W?,n%  
!O5UE  
xWDwg@ P  
 初始参数: 8ZN J}  
 光栅高度:80nm a%AU9?/q#  
 占空比:40% iz'8P-]K>  
 参数范围: 4QDW}5xB  
 光栅高度:50nm—150nm H`y- "L8q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ENGw <  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 lj[Bd >  
TqlUe@E  
K9*K4'#R  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 q%JV"9,  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :g,rl\S7  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 t*DM^. @  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 q)P<lKi  
#[A/zH|xvV  
10. 优化@193nm结果 sST6_b  
C }!$'C|  
I*#~@:4*  
 优化结果: ^|8cS0dK]Q  
 光栅高度:124.2nm rGN-jb)T+  
 占空比:31.6% vOqYt42  
 Ex透过率:43.1% #>233<  
 偏振度:50.0 @<};Bo'  
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。 ULoTPx@N  
]Rw,5\0  
 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。 kh`X92~  
 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。 4 Hu+ljdjB  
 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。 _r ajm J  
LJBoS]~  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 4TLh'?Xu9  
wo*/{KFvh  
D.HAp+lx  
 初始参数: >_5D`^  
 光栅高度:80nm <cl$?].RE!  
 占空比:40% t$}+oCnkv  
 参数范围: 72PDqK#  
 光栅高度:50nm—150nm E=LaPjEIj  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H(0d(c1s  
 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% #a/lt^}C*  
I&^?,Fyy<  
 1 ft. ZJ  
 优化结果: %~6+=*(\  
 光栅高度:101.8nm p>MX}^6  
 占空比:20.9% N%^mR>.`  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) >CYg\vas!  
 偏振对比度:50.0 1XSqgr"3  
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。 R+^/(Ws'<  
@]OI(B  
12. 结论 BG'gk#J+f  
K[ylyQ1  
 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) x{+rx.  
 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 >Vn!kN6\  
(如Downhill-Simplex-algorithm) p*>[6{$3)O  
 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。 ag] nVE/  
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