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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) =}6Z{}(TT  
kC,DW%Ls  
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。 ]VO,} `  
:Kt mSY  
1. 线栅偏振片的原理 -v/?>  
-f 'q  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 "X!_37kQ  
2. 建模任务 <#J<QYF&2  
&El[  
*1;L,*J"|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 0(.R?1*:Rf  
 偏振元件的重要特性: [jmAMF<F  
 偏振对比度 {BwN4r46  
 透射率 oG U.U9~!  
 效率一致性 !*$'fn'bAA  
 线格结构的应用(金属)
j+ T\c2d  
=-#iXP@  
3. 建模任务 d,E/9y\e  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
ABS BtH ?  
4. 建模任务:仿真参数 o::ymAj  
TQyFF/K  
偏振片#1: FnU{C=P  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 =z7 Ay  
 高透过率(最大化) @a{v>)  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺)  MYW 4@#  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) bB[*\  
偏振片#2: }F9?*2\/  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 3hpz.ISk  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 aWi]t'_  
 光栅周期:100nm d+wNGN  
 光栅材料:钨 *1 eTf  
& m ";D  
5. 偏振片特性 >0G}, S  
?}>B4Z)  
 偏振对比度:(要求至少50:1) "NI>HO.U  
Y3F.hk}O  
& ;x1Rx  
r  E *u  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) '}[L sU  
&JzF   
Ns] 9-D  
ri_6 wbPp  
6. 二维光栅结构的建模 ry<}DK<u  
X2mm'J DwK  
H@bmLq  
 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。 7QRvl6cv  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 _TeRsA  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7m)ykq:?  
'%/u103{e  
OKH~Y-%<  
2ZFK jj  
7. 偏振敏感光栅的分析 x)Om[jZE  
G6g=F+X2  
 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;e(Q,!H  
 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) +c2=*IA/  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
BN> $LL  
8. 利用参数优化器进行优化 XhkL)) FcG  
,lGwW8$R  
rnrx%Q  
 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。 JqhVD@1{  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 g KY ,G  
 在该案例种,提出两个不同的目标: i: uA&9  
 #1:最佳的优化函数@193nm SNV+.xN  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
BY2txLLB  
RIpq/^Th  
9. 优化@193nm D,R2wNF  
])";Z  
:jp$X|  
 初始参数: %LaC$w_X  
 光栅高度:80nm ,,-3p#P bw  
 占空比:40% [t\Mu}b  
 参数范围: "k@/Z7=  
 光栅高度:50nm—150nm ^bw~$*"j#  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H[yLl v  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /9^0YC;Y*  
tm#y `1-  
PH=8'GN  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 F4l6PGxF&\  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 X-WvKH(=w  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ?UZ yu 4O%  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 DcM+K@1E4^  
9Qd'=JQl  
10. 优化@193nm结果 VL1z$<vVXt  
`Wt~6D e  
/]>{"sS(  
 优化结果: ?Qp_4<(5  
 光栅高度:124.2nm O!yn `< l  
 占空比:31.6% yU lQPrNX  
 Ex透过率:43.1% DEp: vlW@  
 偏振度:50.0 a{6|[a R  
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。 <GR:5pJ%  
LKG|S<s  
 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。 FCAu%lvZT  
 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。 FNO lR>0e  
 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。 OH~qJ <  
=l_"M  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 M:M<bz Vu  
t;6/bT-  
2}#PDh n  
 初始参数: j<5R$^?U  
 光栅高度:80nm 8#AXK{  
 占空比:40% Darkj>$\  
 参数范围:  X;g|-<  
 光栅高度:50nm—150nm )&-+:u0  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 06O  
 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% /PS]AM  
pr?(5{BL  
k}gs;|_  
 优化结果: D/>5\da+y  
 光栅高度:101.8nm hQeZI+  
 占空比:20.9% ?Fw/c0  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Hn.UJ4V  
 偏振对比度:50.0 34+}u,=  
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。 mY9K)]8  
#d(r^U#I  
12. 结论 6Z=H>w  
],4LvIPD  
 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) dy'?@Lj;  
 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 [Xg"B|FD0  
(如Downhill-Simplex-algorithm) wtyu"=  
 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。 W1(zi P'6  
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