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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) +|#sF,,X4g  
.fo.mC@a  
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。 :Oq!.uO  
dP)8T  
1. 线栅偏振片的原理 ?A62VV51CN  
1+#Vj#  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Fdc bmQ  
2. 建模任务 0" R|lTYq  
Mv4JF(,S  
=N7N=xY  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 LfgR[!  
 偏振元件的重要特性: ^o?.Rph|i]  
 偏振对比度 ]BAF  
 透射率 NTAPx=!1*  
 效率一致性 u{6*}6@fi  
 线格结构的应用(金属)
9SAyU%mS:  
3%<ia$  
3. 建模任务 !EpP-bq'*  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
zT_{M qY  
4. 建模任务:仿真参数 }s{zy:1O  
n4Q!lJ  
偏振片#1: *vBcT.|,  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {Qw,L;R  
 高透过率(最大化) $: Qi9N   
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) d6hWmZVC  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) s/,St!A 4!  
偏振片#2: xZ,g6s2o  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 B*D`KA  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ?]3`WJOj  
 光栅周期:100nm  Nu9mK  
 光栅材料:钨 ?c>j^}A/N  
.4KXe"~E  
5. 偏振片特性 u1]5qtg"  
eKStt|M'  
 偏振对比度:(要求至少50:1) M5%u>$2  
+8BH%f}X  
j/^0q90QO  
!Rsx)  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \f{C2d/6j  
7J>n;8{%?  
}GGFJ"  
SrHRpxy  
6. 二维光栅结构的建模 C'5i>;  
vZXyc *  
]Ff&zBJ  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 `+* Mr  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bR ;H@Fdg?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 26\1tOj Np  
Q>Q$BCD5  
<cepRjDn  
] YQ*mvI]  
7. 偏振敏感光栅的分析 gCwg ;c-  
TR: 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。 mH}AVje{ `  
 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) >_&+gn${  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
u4.-AY {  
8. 利用参数优化器进行优化 roRZE[ya  
|0-5-.  
vx-u+/\  
 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。 _Thc\{aV#  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 <'B`b  
 在该案例种,提出两个不同的目标: ~yO.R)4v  
 #1:最佳的优化函数@193nm = <33(   
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
U15Hq*8Z  
r}vI#;&  
9. 优化@193nm WJJ!No P  
$9ON 3>  
*M KVm)Iv  
 初始参数: Re.fS6y$>  
 光栅高度:80nm R8HA X  
 占空比:40% 44_n5vp,T  
 参数范围: -{P)\5.L  
 光栅高度:50nm—150nm qe\j$Cjy  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) \6@}HFH  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \ &_ -  
}b,a*4pN  
Iem* 'r  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ?f&*mp  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 )EcF[aO  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |/r@z[t  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 jP}N^  
LY^BkH'  
10. 优化@193nm结果 t$UFR7XE  
2Jj`7VH>  
v_G4:tY  
 优化结果: ^{Mx?]z  
 光栅高度:124.2nm ,~G[\2~p  
 占空比:31.6% \>jK\j  
 Ex透过率:43.1% uHwuw_eK`  
 偏振度:50.0 2poU \|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。 eL-92]]e  
^&Qaf:M  
 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。 TmUn/  
 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。 n287@Y4Ru  
 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。 s!UC{)g,  
a_Xh(d$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {~d4;ht1Y  
+/UInAM  
&os* @0h4  
 初始参数: tc# rL   
 光栅高度:80nm ozGK -$  
 占空比:40% ,,,5pCi\  
 参数范围: _39b8s {  
 光栅高度:50nm—150nm w#"c5w~  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,rTR |>Z  
 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% ,',fO?Qv'  
h3JIiwv0!  
}*+ca>K  
 优化结果: UkeW2l`:  
 光栅高度:101.8nm 2>s:wABb /  
 占空比:20.9% wGbD%=  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) \WZ00Y,*  
 偏振对比度:50.0 Ho\z ^w+T`  
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。 uRUysLIw  
_u.l|yR  
12. 结论 7] ~'8  
2M|jWy_  
 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) 6idYz"P %  
 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 <hS >L1ZSr  
(如Downhill-Simplex-algorithm) H,zRmK6A%  
 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。 WRD^S:`BH  
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