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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) *na?n2Yzt  
OnQdq^UB  
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。 #@<9S{F  
q$I:`&  
1. 线栅偏振片的原理 3k#~yaoI  
[sB 9gY(  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ck?YI]q|  
2. 建模任务 -f*P nxg  
_ODbY;M  
_S>JKz  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 QQWadVQo  
 偏振元件的重要特性: }zhGS!fO  
 偏振对比度 'Ut7{rZ5  
 透射率 0lhVqy}:}o  
 效率一致性 !1e6Ss  
 线格结构的应用(金属)
^#-nE7  
%CK^Si%+  
3. 建模任务 |*}4 m'c  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
BNL;Biy t7  
4. 建模任务:仿真参数 E? _Z`*h  
.l.a(_R  
偏振片#1: /~zai}  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 `@nl  
 高透过率(最大化) Q~Hy%M%R3  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) (1#J%  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) rqY`8Ry2M  
偏振片#2: sBcPq SMby  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?Y@N`S  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 q FAT]{{  
 光栅周期:100nm e)(wss+d7P  
 光栅材料:钨 hEp(A8g)bQ  
zAiXo__x  
5. 偏振片特性 x QIq^/F0  
{WYX~Mvvj  
 偏振对比度:(要求至少50:1) E{|W(z,  
,^C--tgZJg  
ZzSz%z_sE  
/pT =0=  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZjF 4v  
<ZNzVnVA  
#w' kV#  
"g1)f"pL  
6. 二维光栅结构的建模 ~{jcH  
"thdPZ  
~vyf4TF<#  
 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。 oM>Z;QVRC:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5yP\I+Fm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  |'B7v i)  
.=s&EEF  
~XO Ts  
R}!:'^  
7. 偏振敏感光栅的分析 TA4!$7b$  
lE4HM$p   
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 LGw$v[wb  
 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) Zg{KFM%  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
tM'P m   
8. 利用参数优化器进行优化 1pgU}sRk  
oYH^_V  
uFinv2Z '  
 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。 {#@W)4)cA  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 -#N.X_F  
 在该案例种,提出两个不同的目标: #Up86(Z  
 #1:最佳的优化函数@193nm heV=)8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
hYG6 pTCb  
a6)BqlJ  
9. 优化@193nm Ezd_`_@R  
woGAf)vV#  
@~"h62=] -  
 初始参数: 1cpiHZa  
 光栅高度:80nm qKr8)}h  
 占空比:40% CTq&-l:f  
 参数范围: h7lDHIQf  
 光栅高度:50nm—150nm hG12ZZD  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4R1<nZ"e~  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 w"Gm;B4  
VJ]JjB j  
'!!CeDy  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3u*4o=4e  
 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。 5YeM%%-S  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |EX(8y  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 >4TaP*_  
i@"@9n~  
10. 优化@193nm结果 +0nJ  
Y 5- F@(  
:V RNs  
 优化结果: JfLqtXF[&"  
 光栅高度:124.2nm v$?+MNks  
 占空比:31.6% mwHB(7YS,  
 Ex透过率:43.1% jaII r06  
 偏振度:50.0 Vc\MV0lr  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 n|9-KTe7|*  
1\ o59Y  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 '"0'Oua  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。  *x@Onj  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 tE<H|_{L  
6t[+pL\b  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Lt?lv2k=L  
gY/"cq  
nP$Ky1y G  
 初始参数: . qO@Q=  
 光栅高度:80nm tdBm (CsN  
 占空比:40% 0l)~i' '  
 参数范围: '3 /4?wi  
 光栅高度:50nm—150nm @\0ez<.p}  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) KX,S  
 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% *2p t%eav  
=_JjmTy;a  
>E;uU[v)I  
 优化结果: } gyj0  
 光栅高度:101.8nm QwW&\h[8?  
 占空比:20.9% x kx^%3dV  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) @vC4[:"pD}  
 偏振对比度:50.0 -$,TMqM  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 ^ Edfv5  
N)uSG&S:  
12. 结论 ry`Ho8N  
sBj(Qd  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) L iN$ pwm  
 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 n9W(bG o  
(如Downhill-Simplex-algorithm) V,lOt4b  
 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。 ~7*.6YnI  
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