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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) f/Bp.YwL  
&;sP_ h  
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。 e?ly H  
>:!X.TG$  
1. 线栅偏振片的原理 z4]api(xZ  
Gvqxi|  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 -FQ 'agf@&  
2. 建模任务 aC.~&MxFC  
\:ak ''  
*zL}&RUKM  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 {"QNJq#:  
 偏振元件的重要特性: X;c'[q  
 偏振对比度 ^ tg<K  
 透射率 '>ssqBnI  
 效率一致性 p\ZNy\N^  
 线格结构的应用(金属)
sAD}#Zw$  
j*jo@N |  
3. 建模任务 Y@ksQ_u  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
6U,O*WJ%e  
4. 建模任务:仿真参数 ndz]cx  
|! E)GahM  
偏振片#1: u=7J /!H7^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长  K;z7/[%  
 高透过率(最大化) r^a7MHY1  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) os={PQRD  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) iv;Is[<o  
偏振片#2: scou%K  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 'd$P`Vw:  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ^y1j.M@q  
 光栅周期:100nm #(JNn'fzq  
 光栅材料:钨 c+$*$|t=v`  
8Sh54H  
5. 偏振片特性 K[r^'P5m  
}h!f eP  
 偏振对比度:(要求至少50:1) s`'{I8'p/  
CtAwBQO  
h+&OQ%e=8  
/+;h)3PN6  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 5r8< 7g:>C  
gSUcx9f]  
;he"ph=>  
QpA/SmJ  
6. 二维光栅结构的建模 0rDh}<upjk  
%<*g!y `  
`_RTw5{  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 sVv xHkt@  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 72y0/FJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [@b&? b~K  
&6YIn|}  
W!&'pg  
k+Czj  
7. 偏振敏感光栅的分析 NzSoqh{R  
#( jw!d&  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 Vq\`+&A  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) au=o6WRa  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
_Khc3Jo  
8. 利用参数优化器进行优化 F,MO@&ue"  
TbGn46!:  
^,8)iV0j_  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 *q".-u!D[  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 _:C9{aEZb  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 27"%"P.1  
 #1:最佳的优化函数@193nm e<h~o!z a  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
-[!P!d=  
O 8u j`G 9  
9. 优化@193nm gy0haW   
80/F7q'tn  
b6F4>@gjg  
 初始参数: Uo>] sNP~  
 光栅高度:80nm )3w@]5j  
 占空比:40% r1L ViK  
 参数范围: TAF PawH  
 光栅高度:50nm—150nm muZ~*kMc  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H {k^S\K  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H_ox_ u}  
PGBQn#c<  
j|%HIF25  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 <$~mE9a6  
 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。 5nO% Ke=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w1#gOwA,$  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ?5 cI'  
xAe~]k_D  
10. 优化@193nm结果 "WK{ >T  
?1$fJ3  
z3M6V}s4  
 优化结果: rKf-+6Na  
 光栅高度:124.2nm Z->p1xkX  
 占空比:31.6% l0cA6b  
 Ex透过率:43.1% ;Tc`}2  
 偏振度:50.0 [P7N{l=I  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 9Z'8!$LYg  
``e$AS  
 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。 Pgus42f%  
 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。 qt 2d\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。 [7S} g  
G\r?f&  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 `Ru3L#@  
Qx47l  
LLXVNO@e+  
 初始参数: ,gOOiB }  
 光栅高度:80nm D{d>5P?W  
 占空比:40% $3uKw!z  
 参数范围: xz{IH,?IG  
 光栅高度:50nm—150nm $Gv9m  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?0oUS+lU  
 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% Adgc% .#  
z0*_^MH  
e=;AfK  
 优化结果: {=-\|(Bx  
 光栅高度:101.8nm =xJKIu  
 占空比:20.9% OP|8Sk6 r  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) )}'U`'q  
 偏振对比度:50.0 pd8Nke  
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。 jSuL5|Gui  
z,bQQ;z9  
12. 结论 &F5@6nJ`  
(S`2[.j  
 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) O Wj@< N  
 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 -7&Gi +]  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +_xOLiu  
 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。 X2i}vjkY  
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