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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) =z/F=1^<  
OKqpc;y:D  
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。 :acQK=fe  
 %aKkk)s  
1. 线栅偏振片的原理 ^pjez+  
Za6oYM_z  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 (=/F=,w   
2. 建模任务 C|I 1 m  
'=H^m D+gl  
?>y-5B[K/(  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 V~_nyjrJM  
 偏振元件的重要特性: f UIs(}US  
 偏振对比度 f3N:MH-c  
 透射率 zEB1Br,  
 效率一致性 nX~MoWH1  
 线格结构的应用(金属)
z~ H Gc"~  
r$F]e]Ic\  
3. 建模任务 H5s85"U#  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
*[H+8/n_  
4. 建模任务:仿真参数 kOCxIJ!Xp=  
sb @hGS  
偏振片#1: JB+pFBeY  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 9^^#I ~-  
 高透过率(最大化) ^kr)U8  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) p*0Ve21i,  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) j''Iai_  
偏振片#2: VTWE-:r  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ?I'-C?(t@1  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 JF*g!sV%  
 光栅周期:100nm `I8^QcP  
 光栅材料:钨 Oez}C,0  
B`scuLl3  
5. 偏振片特性 6^|6V  
DQ\&5ytP  
 偏振对比度:(要求至少50:1) mM} Ukmy  
/6?plt&CA  
FIjET1{  
rcZ SC3  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) [M^[61  
EYxRw  
ik *)j  
!B lk=L+p  
6. 二维光栅结构的建模 CFm1c1%Hg  
HF: T]n,  
0f%:OU5Y  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 X`n0b<  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 cN7z(I0[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 nV3 7` I  
;p 5v3<PC  
*Qx|5L!_  
r ` &|)Hx  
7. 偏振敏感光栅的分析 n2 mw@Ay!  
9JV 3  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 RQCQGa^cP  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) +n[wkgFd  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
Sz|CreFK16  
8. 利用参数优化器进行优化 J,G9m4Z7  
dB+GTq=6f  
p@Y$eZ:O  
 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。 S<3!oDBs  
 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|LWCU)K8  
 在该案例种,提出两个不同的目标: loUwR z  
 #1:最佳的优化函数@193nm 'UVv(-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
d?M!acB  
G>,nZ/,A{  
9. 优化@193nm 4 l}M i  
D}/=\J/  
{!1n5a3" 1  
 初始参数: bo;pj$eR3R  
 光栅高度:80nm sV^h#g~Zb  
 占空比:40% @zynqh  
 参数范围: wUCDJY:,1  
 光栅高度:50nm—150nm 0r-lb[n8i  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bsi q9$F  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]jVSsSv  
NhK(HTsvK  
3y=<w|4F  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Flujwh@rg  
 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。 I0HY#z%  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ab aQJ|  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 V2s}<uG  
o`K^Wy~+k#  
10. 优化@193nm结果 U=i8>6V  
qi SEnRG.  
\8*,&ak%  
 优化结果: tM$0 >E  
 光栅高度:124.2nm (L0 hS'  
 占空比:31.6% {#*?S>DA  
 Ex透过率:43.1% rZ.a>'T4  
 偏振度:50.0 6Sb'Otw.  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 BY4  R@)  
sMfFm@\N  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 -hVv  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 JQ@`EV9,  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 P\X=*  
+/3 Z  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 < k+fKl  
loC5o|Wh  
Wl !!5\  
 初始参数: B) *#g  
 光栅高度:80nm <Id1:  
 占空比:40% Q Bfhyo_  
 参数范围: Xrj(,|  
 光栅高度:50nm—150nm @r/Id{pCI  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?|">),  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% /G)KkBC  
V8nz-DL{  
Y*kh$E%<#  
 优化结果: %%as>}.  
 光栅高度:101.8nm 2%5^Fi  
 占空比:20.9% 4h;f>BG  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) =MJ-s;raq  
 偏振对比度:50.0 z^P* :  
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*Vao  
Krp <bK6  
12. 结论 W>?f^C!+m  
# Z|%0r_~  
 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) ~ ^rey  
 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 0H OoKh  
(如Downhill-Simplex-algorithm) )e|$K= D  
 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。 BP[CR1Gs  
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