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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) fe37T@  
v[a#>!;s  
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。 }aNiO85  
;@d %<yMf@  
1. 线栅偏振片的原理 6@XutciK  
iY|YEi8  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ri JyH;)  
2. 建模任务 B E"nyTQ  
zW0AB8l  
dWqFP  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M?cKt.t  
 偏振元件的重要特性: (C-z8R Z6  
 偏振对比度 0='DDy  
 透射率 doR'=@ W  
 效率一致性 Q5,@ P?  
 线格结构的应用(金属)
(FjgnsW  
"ZyHt HAK  
3. 建模任务 2/7=@>|  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
.v" lY2:N  
4. 建模任务:仿真参数 MW`a>'0t?  
|Lhz^5/  
偏振片#1: ]R4)FH|><  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 /2@%:b)  
 高透过率(最大化) 7lVIN&.=  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) rp'fli?0e  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) gw*d"~A  
偏振片#2: kuH;AMdv  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 <Y orQ>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Vw{Ys6q  
 光栅周期:100nm huF L [  
 光栅材料:钨 Q"Ec7C5eM  
}a9C /t3  
5. 偏振片特性 5./ (fgx>  
9#iDrZW  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 42wcpSp  
R&4E7wrdP  
]Qu12Wg}P  
+uLo~GdbE  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) kH&ZPAI  
%UQ{'JW?K  
8zc!g|5"  
FvJSJ.;E,  
6. 二维光栅结构的建模 -1_Z*?=-  
Iv<9} )2K  
ob00(?;H  
 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。 *n*y!z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ltrSTH,kL  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `{wku@  
1}BNG,n  
5i^vN"J  
9/$P_Q:3  
7. 偏振敏感光栅的分析 =a!6EkX *  
OV/FQH;V  
 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。 ^97ZH)Ww  
 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) $McO'Bye{h  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
3E ZwF  
8. 利用参数优化器进行优化 _B1uE2j9  
2wBU@T1  
7[H`;l  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 K%}I}8M  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 {T.Vu]L80  
 在该案例种,提出两个不同的目标: O<h#|g1  
 #1:最佳的优化函数@193nm Qf|}%}% fp  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
+lT]s#Fif  
gkz#kiGF  
9. 优化@193nm X}-H=1T?  
~yi&wbTjM  
3rY /6{  
 初始参数: ee_\_"  
 光栅高度:80nm E`4=C@NN+,  
 占空比:40% ]'h)7  
 参数范围: L%d?eHF  
 光栅高度:50nm—150nm na3kHx@  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) #(IMRdUf  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 BNCJT$t YX  
qE72(#:R*  
erP>P  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 `Y\/US70{c  
 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。 />[6uvy#Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 y+scJ+<  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 IJc#)J.2A  
i`aG  
10. 优化@193nm结果 i 9tJHeSm  
c2\vG  
Cj1UD;  
 优化结果: g yQ9Z}  
 光栅高度:124.2nm :3>yr5a7-  
 占空比:31.6% b<(UmRxx3  
 Ex透过率:43.1% G^ZkY  
 偏振度:50.0 ePRMv  
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。 ba9<(0`  
fJw=7t-t  
 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。 D Ok^ON  
 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。 =Xjuz:9D~  
 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。 i>Bi&azx  
/e sk  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 U\8#Qvghf  
,ok J eZ  
'>|*j"jv-  
 初始参数: x0A %kp&w  
 光栅高度:80nm +R#`j r"  
 占空比:40% pu$XUt  
 参数范围: n{Qh8"  
 光栅高度:50nm—150nm ,L{o, qzC  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .&Pe7`.BE  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% R, w54},  
D'[P,v;Q  
} o"_#\6  
 优化结果: Z^`=!n-V  
 光栅高度:101.8nm V=4u7!ha  
 占空比:20.9% ?3TK7]1V:  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) :$cSQ(q9a  
 偏振对比度:50.0 vx5o k1UY  
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。 txfwLqx  
]AC!R{H  
12. 结论 ua|Z`qUyq  
VtzmY  
 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) 30(m-D$K>9  
 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 W8yfa[z~J  
(如Downhill-Simplex-algorithm) CAFE} |  
 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。 BdoC6H  
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