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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) A$$R_3ne  
vi()1LS/!  
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。 HT1dvC$COo  
nOL 25Y:  
1. 线栅偏振片的原理 D+@/x{wX2  
[f0oB$  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 vb80J<4  
2. 建模任务 eO[Cb]Dy:  
#E~WVTO w  
yScov)dp(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +p%5/ smfs  
 偏振元件的重要特性: 1zEZ\G  
 偏振对比度 nP3;<*T P0  
 透射率 WPh |~]by<  
 效率一致性 MSm`4lw  
 线格结构的应用(金属)
S &lTKYP  
ytcG6WN3  
3. 建模任务 6{,K7FL  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
^QL/m\zq@%  
4. 建模任务:仿真参数 U{:(j5m  
")[Q4H;V  
偏振片#1: E]U3O>hf  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X6"^:)&1M  
 高透过率(最大化) GF/x;,Ae  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) wDC/w[4:  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 1\.zOq#  
偏振片#2: ?}lpo; $  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^Hhw(@`qf  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 r{N{! "G  
 光栅周期:100nm N@du.d:  
 光栅材料:钨 GVHfN5bTqn  
9'*ZEl^?D  
5. 偏振片特性 7)6Yfa]I%  
O]r3?=  
 偏振对比度:(要求至少50:1) Pk?%PB ?Z  
q9]^+8UP  
:Kc0ak)<n  
]OCJ~Zw  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) cTIwA:)D  
A(@gv8e[H^  
'rq#q)1MT  
o:Os_NaD  
6. 二维光栅结构的建模 $CYpO}u#  
22|M{  
V1fvQ=9  
 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。 'V9aB5O&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 sq6%=(q(?  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 "qP^uno  
s2v#evI`+  
"drh+oo.  
{ )GEgC  
7. 偏振敏感光栅的分析 U.j\u>a  
R{Kd%Y:2Y  
 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。 G mUs U{  
 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) mW(_FS2%,  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
Rc.<0#  
8. 利用参数优化器进行优化 1*, ~1!>  
ci NTYow  
WUK.>eM0  
 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。 <Ibr.L]  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 iF_r'+j  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 8cPf0p:  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'e)ze^Jq  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
_M4v1Hr48  
DW%K'+@M  
9. 优化@193nm gsq[ 9  
}/}`onRZ  
*]| JX&  
 初始参数: }b\q<sNE{  
 光栅高度:80nm h|uP=0   
 占空比:40% M|kDys  
 参数范围: vc{]c }  
 光栅高度:50nm—150nm Dt'e<d Is  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0]w[wc <  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 0BP~ 0z  
E=~WQ13Q  
 eV=sDx  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 O|TwG:!  
 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。 !J(,M)p!  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y'H/ $M N  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 x<7` 109]  
5@rqU(]<  
10. 优化@193nm结果 z>g& ?vo2  
5*za]   
UT7lj wT  
 优化结果: oc%le2   
 光栅高度:124.2nm k)' z<EL6c  
 占空比:31.6% A-!qO|E[-  
 Ex透过率:43.1% n ZZQxV,  
 偏振度:50.0 MW@b ;=(  
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。 $=SYssg7La  
OiEaVPSI;  
 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。 /Z_ [)PTH  
 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。 mBkQ 8e  
 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。 }'v ?Qq  
\ iSBLU  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 G'C^C[_W  
#@"rp]1xv  
yVv3S[J  
 初始参数: "A`'~]/hE  
 光栅高度:80nm DOU?e9I2  
 占空比:40% 8_$2aqr  
 参数范围: YVp0}m  
 光栅高度:50nm—150nm !@1!ld  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~'\u:Imuo  
 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% Q</HFpE  
leJd) {  
F>R)~;Ja  
 优化结果: E?o8'r  
 光栅高度:101.8nm X^^D[U  
 占空比:20.9% . L%@/(r  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) #T`+~tW'|  
 偏振对比度:50.0 $oj<yH<i  
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。 )`7h,w J[1  
Fa^]\:  
12. 结论 nE%qm -  
k5 l~  
 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) S6Pb V}  
 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 :?W:'% (`[  
(如Downhill-Simplex-algorithm) M_I\:Q  
 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。 q8]k]:r  
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