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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) :kE*  
&;r'JIp  
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。 r~7}w4U  
ob9od5Rf  
1. 线栅偏振片的原理 }wBpBw2J  
"Y5 :{Kj  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 8KkN "4'  
2. 建模任务 sKs`gi2  
vF~q".imC  
q(R|3l^6T  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 O8v9tGZoh  
 偏振元件的重要特性: <"3${'$k`  
 偏振对比度 XhWo~zh"  
 透射率 1=9GV+`n  
 效率一致性 CK|AXz+EN  
 线格结构的应用(金属)
3m-g-  
#)48dW!n  
3. 建模任务 Fo%`X[?  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
L})*ck  
4. 建模任务:仿真参数 v_v>gPl,  
8cMX=P  
偏振片#1: -k2|`t _  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 m#O; 1/P  
 高透过率(最大化) kSCpr0c  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) T$<'ZC  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) HFF rS%  
偏振片#2: mMWhUr  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }y J,&N'p  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 s?k:X ~m  
 光栅周期:100nm 6CGk*s  
 光栅材料:钨 q|s:&&Wf  
Y,,Z47% E  
5. 偏振片特性 g`.H)36  
vflC{,{=k>  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 7(C)vtEO:  
;p <BiC$b  
<HS{A$]  
Vu4LC&q  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =,qY\@fq  
EKN<KnU%  
ZJhI|wRwD  
n+<  
6. 二维光栅结构的建模 Qz2jV  
3i4m!g5Z?  
xdaq` ^Bbt  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 =JP Y{'VO  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 5 I#-h<SG  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7 TM-uA$  
Zn Rj}y  
>){}nlQf  
)S`Yl;oL  
7. 偏振敏感光栅的分析 Rp:I&f$Hk/  
nG?Z* n  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 u%1JdEWZd  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) OS>%pgv  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
o"P)(;  
8. 利用参数优化器进行优化 H+gB|  
Ytqx 0  
R6z *!W{  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 R `ob;>[Q  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 cf"!U+x  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 8 K)GH:a  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0A8G8^T  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
_ogN   
as y:[r"  
9. 优化@193nm 9q&~!>lt  
WHLTJ]OB  
S?D]P'<  
 初始参数: V!TGFo}  
 光栅高度:80nm "^ dMCS@  
 占空比:40% k{|> !(Ax  
 参数范围: qAlX#]  
 光栅高度:50nm—150nm -sDl[  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dPV<:uO  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 0Am\02R.C,  
 zNn  
+~ Y.m8  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Klu0m~X@  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 !kh:zTP  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 g@?R"  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 m?4HVv  
"dYT>w  
10. 优化@193nm结果 h{jm  
!V4(- 8  
am| 81)|a  
 优化结果: w=ufJR j  
 光栅高度:124.2nm LCHw.  
 占空比:31.6% o62GEl25  
 Ex透过率:43.1% q 4Ok$~"I  
 偏振度:50.0 FS!vnl8`  
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。 c7tO'`q$e  
GFnwj<V+{  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 PBL=P+  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ~~p)_  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 kaECjZ _&+  
"/taatcH  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Gu2=+?i?h  
;xai JJK{  
g]?>6 %#rA  
 初始参数: lx ~C{tl2  
 光栅高度:80nm NKVLd_f k  
 占空比:40% e%7#e%1s  
 参数范围: jG#e% `'  
 光栅高度:50nm—150nm a'>n'Y~E  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d@Wze[M?0  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% ;1r|Bx<5  
*d 4A3|  
yi-0CHo  
 优化结果: lXVh`+X/l  
 光栅高度:101.8nm CRNt5T>qH  
 占空比:20.9% G) 37?A)  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) j5~~%  
 偏振对比度:50.0 . lSoC`HE  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 iBKH\em/  
G//hZwf0  
12. 结论 idjk uB(6  
F$YT4414  
 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) @ykl:K%ke  
 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 <(45(6fQ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z6Nz)$!_i  
 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。 q5) K  
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