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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) u:wijkx  
5fmQ+2A C1  
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。 Sj8fo^K50  
"`a,/h'  
1. 线栅偏振片的原理 RYl\Q,#  
|0_5iFAB|  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 s]D1s%Mx  
2. 建模任务 YelF)Na  
l)EtK&er(}  
)M7~RN  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @TzUc E  
 偏振元件的重要特性: /}CAd  
 偏振对比度 s)sT\crP@  
 透射率 ;L%\[H>G  
 效率一致性 D@ @"w+  
 线格结构的应用(金属)
Jt?`(H  
@?0))@kPc3  
3. 建模任务 ,E+\SBQS_  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
A43[i@o  
4. 建模任务:仿真参数 FEV Ya#S  
D<*) ^^  
偏振片#1: /}5)[9GC  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 -Gm}i8;  
 高透过率(最大化) #!r>3W&  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) VZ9`Kbu  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 4#ifm#  
偏振片#2: 9.6ni1a'  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y"m}=\4{  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,z+n@sUR:  
 光栅周期:100nm w`zS`+4  
 光栅材料:钨 xBqZ: BQ  
91k-os(4]  
5. 偏振片特性 gf/<sH2}  
C7&L9k~jf  
 偏振对比度:(要求至少50:1) tS,AS,vy]  
=%b1EY k  
z07:E>D]  
(Q.I DDlr  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \GGyz{i  
1XHE:0!dQ  
~O3VX75f  
JPg^h  
6. 二维光栅结构的建模 %V#? 1{  
UcB2Aauji  
h6;zAM}  
 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。 J d,9<m $  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 RXO5p d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 TR'_v[uK3  
-L wz T  
(:}}p}u  
OM@z5UP  
7. 偏振敏感光栅的分析 3u,B<  
9]I{GyH  
 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。 Bc<pD?uOK  
 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) \|Y_,fi  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
r( zn1;zl  
8. 利用参数优化器进行优化 Y&$puiH-j  
m RC   
Ejyo oO45  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 :fnK`RnaQ  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 =(v'8?--  
 在该案例种,提出两个不同的目标: =L{-Hu/j  
 #1:最佳的优化函数@193nm Mh}vr%0;)  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
m'uFj !  
9)4_@rf%  
9. 优化@193nm O5*3 qJp  
q/qig5Ou  
.P ??N  
 初始参数: <%=<9~e  
 光栅高度:80nm qga?-oz,<6  
 占空比:40% bfK4ps}m*  
 参数范围: Xv 7noq|  
 光栅高度:50nm—150nm p xW*kS  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Fn{Pmo*rs  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /.sho\a  
vr_Z0]4`C9  
2_)gJ_kP  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 6Q]JY,+  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ,MG`} *N}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r5N H*\Q  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 t8*NldC  
x1}Ono3"T  
10. 优化@193nm结果 |ZOdfr4uW  
Au:R]7   
A-YW!BT4  
 优化结果: + 7wMM#z  
 光栅高度:124.2nm ieXi6^M$  
 占空比:31.6% {*K$gH$  
 Ex透过率:43.1% %pf9Yd0t  
 偏振度:50.0 -]QP#_   
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。 ! w;/J^  
$  k_6  
 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。 B|'}HBkP  
 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。 >oC{YYcK  
 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。 R'fEw3^  
kr-5O0tmf  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ep3I*bQ Y  
A,3qjd,$ c  
n+k,:O5  
 初始参数: `oM'H+  
 光栅高度:80nm >B;KpO"+m  
 占空比:40% [.&n,.k  
 参数范围: XC O8A\  
 光栅高度:50nm—150nm u^W!$OfZpp  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]0W64cuT  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% jINI<[v[  
#L57d  
6E.[F\u  
 优化结果: (*AJ6BQWa  
 光栅高度:101.8nm lr@w1*  
 占空比:20.9% c:<a"$  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) A8Km8"  
 偏振对比度:50.0 8q; aCtei  
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。 U]g9t<jD  
gAf4wq  
12. 结论 $9:  @M.  
{SD%{  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ,Z}ST|$u  
 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 r|i)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "bQi+@  
 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。 X8A.ag0Uu  
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