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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) v1TFzcHl<  
L=l&,ENy  
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。 d ~Z\%4  
f#\YX tR,k  
1. 线栅偏振片的原理 4f([EV[6dK  
9af.t  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 qI+2,6 sGI  
2. 建模任务 Dwp,d~z  
0f^{Rp6  
TmsIyDcD~  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Rff F:,b  
 偏振元件的重要特性: x4oWZEd  
 偏振对比度 |A%9c.DG.  
 透射率 v1 .3gzR  
 效率一致性 ffZ~r%25{  
 线格结构的应用(金属)
o4);5~1l  
G0E5Y;YIN$  
3. 建模任务 vADiW~^Q^  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
qCV<-o  
4. 建模任务:仿真参数 ^[M{s(b  
l/&.HF  
偏振片#1: 9a}9cMJ^"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Smr{+m a  
 高透过率(最大化) o*S_"  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) CM;b_E)9)f  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) KK){/I=z  
偏振片#2: cHs3:F~~  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (W ~K1]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 rbZbj#  
 光栅周期:100nm M:S-%aQ_<y  
 光栅材料:钨 F (*B1J2_g  
c3$T3Lu1  
5. 偏振片特性 NRi5 Vp2=  
mdj%zJ8/  
 偏振对比度:(要求至少50:1) "Ms;sdjg}&  
|9CikLX)7  
z p E|  
Lc*>sOm9  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) &Y]':gJ  
OtG\Uw8  
g'8Y5x[  
1Kg0y71"  
6. 二维光栅结构的建模 #z\ub5um  
G]^[i6PQs  
_BczR:D*  
 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。 p0+^wXi)  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 kv+%  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 22gh!F%)  
vg z`+Zj*S  
l/eF P  
+P/kfY"  
7. 偏振敏感光栅的分析 iUx\3d,  
!?2)a pM  
 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。 T$4{fhV \  
 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) .iXN~*+g  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
nhV"V`|d  
8. 利用参数优化器进行优化 bc)>h!'Y  
o[|[xuTm  
nbi7r cT  
 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。 [a=exK  
 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  
 在该案例种,提出两个不同的目标: La4S/.  
 #1:最佳的优化函数@193nm +$2{u_m,  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
N]<(cG&p  
S@qp_!  
9. 优化@193nm ?#xl3Z ;I  
ZnG.::&:  
$|K d<wv  
 初始参数: ><V*`{bD9)  
 光栅高度:80nm K_7pr~D]@r  
 占空比:40% gQ1 obT"|  
 参数范围: YeH!v, >  
 光栅高度:50nm—150nm baxZ>KNi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) I>c,Bo7  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 N8<J'7%  
qd`e:s*%  
{SoI;o_>  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 5]xuU.w'  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 d,<ni"  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 .~z'm$s1o  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ]WT@&F  
Fq9YhR  
10. 优化@193nm结果 h2l;xt  
_|k$[^ln^  
 Fr%#  
 优化结果: 6j#JhcS+  
 光栅高度:124.2nm Z6!Up1  
 占空比:31.6% )6|L]'dsZ  
 Ex透过率:43.1% "oP^2|${  
 偏振度:50.0  Rr) 5 [  
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。 VPLf(  
!_W:%t)g  
 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。 kZ]H[\Fs  
 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。 m</m9h8  
 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。 "*g+qll!5d  
$|4@Zx4vf  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 <-lM9}vd  
A5l Cc b  
iP:i6U]  
 初始参数: |/.J{=E0K  
 光栅高度:80nm J^!;$Hkd  
 占空比:40% 5_yQI D%Sq  
 参数范围: {UiSa'TR1b  
 光栅高度:50nm—150nm | dQ>)_  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  hfB$4s9  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% ;(Yb9Mr)z  
A40DbD\^ad  
-4Qub{Uym  
 优化结果: ^2+Ex+  
 光栅高度:101.8nm woI5aee|  
 占空比:20.9% 8R~<$ xz  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) I&PJ[U#~a  
 偏振对比度:50.0 ,p2UshOmd  
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。 {v={q1  
ULx:2jz  
12. 结论 VQ=  
# :+Nr  
 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) kc'$4 J4Tw  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能  _"DC )  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Bk8}K=%w  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化,并满足独立的要求。 X$};K \I  
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