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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) #nQZ/[|  
d!+8  
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。 WJefg  
2s(c#$JVS  
1. 线栅偏振片的原理 <cQ)*~hN  
0n5{Wr$  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 `|Aj3a3sND  
2. 建模任务 jf_xm=n  
-;/;dz;  
F iZe4{(p  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Qh4@Nl#Ncf  
 偏振元件的重要特性: xgw[)!g^\  
 偏振对比度 sEpY&6*  
 透射率 ZWZRG-:&H  
 效率一致性 QnsD,F; /  
 线格结构的应用(金属)
huj 6Ysr  
fq-zgqF<  
3. 建模任务 ,+0#.N s$  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
T%{qwZc+mJ  
4. 建模任务:仿真参数 !j'9>G{T  
B@P +b*%  
偏振片#1: Up:<NHJT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 (9!$p|d*  
 高透过率(最大化) X?m"86L  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺)  4x.1J  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 84xA/BRW  
偏振片#2: }m!L2iK4qk  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )f#raXa5+  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5F#Q1gP-  
 光栅周期:100nm nE$8-*BZ_  
 光栅材料:钨 WCK;r{p%I  
W{pyU \  
5. 偏振片特性 r_8[}|7;  
L9,;zkgo  
 偏振对比度:(要求至少50:1) YVcFCl  
$ yd "bJK  
xq#YBi,  
tOQ2947zk  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) l~|x*JTq  
 58S>B'  
{s]yP_  
o>(I_3J[p  
6. 二维光栅结构的建模 l* ~".q;S  
2vb{PQ  
PtfxF]%H  
 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。 |=R@nn   
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :Q~Rb<']{x  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *{_WM}G  
K)e;*D  
8G GC)2  
/z'fFl^6O  
7. 偏振敏感光栅的分析 IP#w  
{KH!PAh  
 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。 dfo_R  
 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) Me*woCos'  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
eSAB :L,K  
8. 利用参数优化器进行优化 $2tPqZ>  
GJpQcse%  
H1!u1k1nl  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 O r {9?;G  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 h-0#h/u>M  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 0a1Vj56{)  
 #1:最佳的优化函数@193nm  l,}^<P]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
|j?iD  
@51!vQwqR  
9. 优化@193nm {*#}"/:8K  
k15fy"+Ut  
etcpto=Mo  
 初始参数: u~JCMM$  
 光栅高度:80nm !(%^Tg=  
 占空比:40% &]d-R  
 参数范围: dV~d60jOF  
 光栅高度:50nm—150nm F. N4Q'2Z  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) oRp;9   
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 -XbO[_Wf  
#b^x!lR  
ceKR?%8s  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 [xm{4Ba2X  
 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。 GjHV|)^  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c8R#=^ DD  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 4hymQ3 g  
cx+li4v  
10. 优化@193nm结果 4u!<3-3Zy  
F9N/_H*+  
QTy xx  
 优化结果: {[ E7Cf  
 光栅高度:124.2nm 8!{;yz  
 占空比:31.6% /,tQdD&  
 Ex透过率:43.1% != @U~X|cu  
 偏振度:50.0 |I0O|Zdv  
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。 l.Psh7B2  
k+D32]b@  
 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。 |FR'?y1  
 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。 7Ud  
 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。 1cA4-,YO>  
Ke 5fe#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 /:<.Cn>-  
rM{3]v{~  
#]g9O?0$  
 初始参数: H@j D %  
 光栅高度:80nm +"~~; J$  
 占空比:40% 2 c%*u {=:  
 参数范围: y*f 5_  
 光栅高度:50nm—150nm A_:YpQ07@  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) C>A*L4c]F  
 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% @2Spfj_e  
G`Ix-dADJm  
!awsQ!e|  
 优化结果: {H\(H _X  
 光栅高度:101.8nm ;Wo\MN  
 占空比:20.9% 9rd7l6$R"  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) D09/(%4j  
 偏振对比度:50.0 #]vy`rv  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 t%B ,ATW  
=9LeFrz  
12. 结论 \Y?ByY  
zG[GyyAQ  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) N1pw*<&  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 &+K:pU?[$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) [|:kS  
 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。 ya*KA.EGg  
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