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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) \2=I//YF  
livKiX`  
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。 R2?s NlF  
TBrw ir  
1. 线栅偏振片的原理 }:YL'$:5!  
7]{t^*  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 LLT6*up$  
2. 建模任务 K!qOO  
~4Gc~"  
iLJ@oM;2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 PYWFz   
 偏振元件的重要特性: ,52Lm=n  
 偏振对比度 o~e_M-  
 透射率 &zB>  
 效率一致性 ]LZ#[xnM7  
 线格结构的应用(金属)
G u_\ySV/y  
/O.Ql ,6[  
3. 建模任务 P_0[spmFU  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
=H8FV09x}  
4. 建模任务:仿真参数 rv(N0p/  
EI*~VFx  
偏振片#1: C>x)jDb?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 boCi*]  
 高透过率(最大化) 5@r6'Z  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) C|Y[T{g?t  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 7FPSBvU#/  
偏振片#2: )`{m |\b  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Q W,:'\G  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |a"]@W$>  
 光栅周期:100nm Jnd_cJ]a  
 光栅材料:钨 pZeO dh  
J^CAQfcx  
5. 偏振片特性 RCYv2=m>Q  
HfhI9f_x  
 偏振对比度:(要求至少50:1) Kr'?h'F  
g(X `.0  
QICxSk  
:L+ xEL  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #9r}Kr=P  
r5UV BV8T  
1 eV&oN#  
:<B_V<  
6. 二维光栅结构的建模 T30fp  
wT- <#+L\  
ggrYf*  
 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。 {wA8!5Gu  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =O"]e/CfO  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <z2.A/L  
/ [49iIzC  
,{S $&g*  
13Z,;YW  
7. 偏振敏感光栅的分析 K-\wx5#l/  
0fBwy/:  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 R_g(6l"3R^  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) 5yK#;!:h  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
v X6JjE!  
8. 利用参数优化器进行优化 ;b=diZE  
/bo=,%wJ[  
hx;kNcPbI  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ;Wy03}K4J  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 bri8o"  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 3{~(_  
 #1:最佳的优化函数@193nm ,D }Ka?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
)4qspy3  
sT!?nn3O`  
9. 优化@193nm R!"|~OO  
WHv6E!^\_  
BQ u8$W  
 初始参数: hGrX,.zj  
 光栅高度:80nm v'?o#_La+  
 占空比:40% #"!ga)a%L  
 参数范围: 7bO>[RQB  
 光栅高度:50nm—150nm 2*O# m  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) z&9MkbH1  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 f&^"[S"\f  
;a@riPqx!  
j0~c2  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 9#hp]0S6  
 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。 H<fi,"X^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 2bw) , W  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 p6BDhT(RS  
0U*f"5F  
10. 优化@193nm结果 c;"e&tW  
fa/o4S<  
W$,/hB& z  
 优化结果: /{[<J<(8  
 光栅高度:124.2nm #prYZcHv:_  
 占空比:31.6% nIlTzrf6  
 Ex透过率:43.1% ,9I-3**W  
 偏振度:50.0 Xp06sl7 M  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 4[kyzz x  
u8>aO>(bVg  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 M6Xzyt|  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 1QD49)  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 =X5w=(&  
J%r:"Jm[y1  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 AD`5:G  
#T>?g5I  
;P juO  
 初始参数: 3J 5,V  
 光栅高度:80nm +L'Cbv="  
 占空比:40% :tnW ivrwR  
 参数范围: W*_c*  
 光栅高度:50nm—150nm 6E1~dK0t  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ZQKo ]Kdr  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% T!9AEG  
l/nBin&YGv  
P* &0HbJ  
 优化结果: l"`VvW[  
 光栅高度:101.8nm 73'AQ")UJ  
 占空比:20.9% =ca[*0^Z7  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) t@MUNW`Q  
 偏振对比度:50.0 I2RXw  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 a]5y CBm  
W(Sni[c{  
12. 结论 xgkCN$zQ`  
ey9hrRMR  
 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) VR1]CN"G  
 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 ZDp^k{AN9a  
(如Downhill-Simplex-algorithm) {t! &x:  
 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。 V*2 * 5hx  
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