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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) M@<9/xPS  
GGr82)E  
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。 X-kOp9/.  
qP<D9k>  
1. 线栅偏振片的原理 ' h<(  
0V21_".S  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 zxCx2.7  
2. 建模任务 .(.<  
{, +c  
M<n'ZDK `W  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 jBOl:l,+  
 偏振元件的重要特性: )7NI5x^$  
 偏振对比度 7>BfHb  
 透射率 %K-8DL8|(  
 效率一致性 h_S>Q  
 线格结构的应用(金属)
D\9-/ p  
{&mH fN  
3. 建模任务 K)~aH  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
 w:QO@  
4. 建模任务:仿真参数 _/noWwVu  
p/VVb%  
偏振片#1: |g)>6+?]W  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I 4?oBq  
 高透过率(最大化) \|HNFxT`  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Wu'qpJ  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) j]<K%lwp  
偏振片#2: uW[[8+t|  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 7#%Pry  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ^PezV5(  
 光栅周期:100nm J;8 d-R5  
 光栅材料:钨 M?%x= q\<  
0FI |7  
5. 偏振片特性 [i ~qVn2vT  
Pap6JR{7  
 偏振对比度:(要求至少50:1) SnQT1U%  
3cL iZ%6^  
3U+FXK#6  
HdI)Z<Krp  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) `>)Ge](oN  
62qjU<Z  
_7<{+Zzm  
xi(\=LbhY  
6. 二维光栅结构的建模 ~r5S{&  
z77>W}d  
.E}lAd.Mn  
 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。 Gb\PubJ  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 poxF`a6e+  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9"]#.A^Q*  
ikV;]ox  
ufL<L;Z\;  
qrlC U4  
7. 偏振敏感光栅的分析 ]>VG}e~b  
ebQgk Y=  
 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。 oIj=ba(n1  
 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) A!B.+p[ G  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
d9M[]{  
8. 利用参数优化器进行优化 F. SB_S<'  
<SI|)M,, 3  
^F+7<$ 2  
 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。 lt&(S)  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 P$#:$U @  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 1d<Uwb>  
 #1:最佳的优化函数@193nm 3>aEP5  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
YiDOV)  
zR^Gy"  
9. 优化@193nm Tz,9>uN  
|2u=3#Jp  
nm,LKS7  
 初始参数: | :-i[G?n  
 光栅高度:80nm V^5d5Ao  
 占空比:40% K8sRan[4}  
 参数范围: `Zm6e!dH-  
 光栅高度:50nm—150nm + '_t)k^  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 7PX`kI  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 3uqhYT;  
EyE#x_A  
5dj@N3ZX7;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 (O5Yd 6u  
 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。 4\Y5RfLB_  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 VWvSt C  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 d}[cX9U/  
-V|"T+U  
10. 优化@193nm结果 qJrT  
j ) 6  
#_wq#rF  
 优化结果: "0P`=n  
 光栅高度:124.2nm lb-1z]YwQ  
 占空比:31.6% ^es]jng`  
 Ex透过率:43.1% 3N2d V6u  
 偏振度:50.0 V*uE83x 1  
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。 J, 9NVw$  
~P1~:AT  
 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。 YB5"i9T2  
 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。 6QX m] <  
 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。 go uU  
%L+q:naZe  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !mmMAsd,  
-Z"4W  
hw^&{x  
 初始参数: CI'RuR3y]Z  
 光栅高度:80nm CJ :V%|  
 占空比:40% br[iRda@  
 参数范围: F)LbH& Kn  
 光栅高度:50nm—150nm 2X?GEO]/4  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f~`=I NrU  
 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% lM6pYYEq=  
hy5[ L`B  
<1D|TrP  
 优化结果: sS>b}u+v#!  
 光栅高度:101.8nm o}OY,P  
 占空比:20.9% 0ns\:2)cEB  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Y^eN}@]?&  
 偏振对比度:50.0 ]ordqulq1  
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。  )(G9[DG  
^`&'u_B!+  
12. 结论 _QPqF{iI  
8D='N`cN+  
 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) D@O `"2  
 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 Ax;[Em?I  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 6>a6;[  
 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。 +1ICX  
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