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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) 7Xm7{`jH  
MCU{@ \?Xf  
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。 ipnvw4+  
orCD?vlh  
1. 线栅偏振片的原理 d paZ6g  
sY!PXD0Q  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 )nyud$9w'  
2. 建模任务 703=.xj  
mV0F ^5  
lq=| =  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ,T?8??bZ  
 偏振元件的重要特性: n.p6+^ES  
 偏振对比度 #>dfP"}&,  
 透射率 7yxZe4~|#  
 效率一致性 "TA r\; [  
 线格结构的应用(金属)
3 <RkUmR  
FW(y#Fmqs  
3. 建模任务 !r$?66q/  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
qlmz@kTb  
4. 建模任务:仿真参数 8;/`uB:zV  
7!.%HhU0  
偏振片#1: X6%w6%su5  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o&)O&bNJ  
 高透过率(最大化) Z=n# XJO15  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Y15KaoK?  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ao>bnRXR  
偏振片#2: 7 N+;K0  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 n}PK0  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |ZW%+AQ|  
 光栅周期:100nm u{xjFx-  
 光栅材料:钨 1BUdl=o>S  
y^_ 'g2H  
5. 偏振片特性 ~,KAJ7O_  
YG$2ySkDhE  
 偏振对比度:(要求至少50:1) tJo,^fdfv  
8v"tOa4D7  
saQA:W;  
tmiRv.Mhn<  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <T{2a\i 4f  
z.n`0`^  
Ac!,#Fq  
jC> l<d_  
6. 二维光栅结构的建模 xiuAW  
Y ::\;s  
@=q,,t$r  
 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。 lob{{AB,!  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 DG}YQr.L  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 cy8+@77  
b;K>Q!(|  
FU/yJy  
\)859x&(  
7. 偏振敏感光栅的分析 9H:5XR  
}c(".v#  
 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。 vAi NOpz#  
 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) J8I_tF6  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
zq -"jpZG  
8. 利用参数优化器进行优化 c0jdZ#H  
Z)Y--`*  
]^MOFzSz~  
 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。 -]c5**O}  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 cn#JO^8  
 在该案例种,提出两个不同的目标: , "w`,c>!  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5\1Z"?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
g{w IdV  
{Buoo~  
9. 优化@193nm px5~D(N  
aCzdYv\}&  
:UMg5eZ  
 初始参数: d (]t}  
 光栅高度:80nm .kh%66:  
 占空比:40% e:}8|e~T  
 参数范围: 7qSlqA<Hs  
 光栅高度:50nm—150nm J,;[n*s  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qp (ng 8%c  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ?PORPv#  
Zy^mSI4i  
MN\/F4Io  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 |VM c,_D  
 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。 NfcY30}:  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 A3ad9?LR[R  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 K1#Y{k5D}  
Ao)hb4ex  
10. 优化@193nm结果 JPL8fX-w  
:gv`)  
']^e,9=Q  
 优化结果: f%9EZ+OP  
 光栅高度:124.2nm -e7|DXj  
 占空比:31.6% 7 y}b (q=  
 Ex透过率:43.1% rm2"pfs  
 偏振度:50.0 O @fX +W?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。 m)9N9Ii#)  
dq~p]h~,H  
 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。 dgPJte%i  
 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。 `84pql,  
 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。 v<bq1QG  
kb1{ ;c:  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 B[7|]"L@  
Frn#?n)S9  
Gxfw!aF~  
 初始参数: )k0e}  
 光栅高度:80nm I!lzOg4~  
 占空比:40% K[)N/Q  
 参数范围: K0 .f4 o  
 光栅高度:50nm—150nm J411bIxD+q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b1{~j]"$L  
 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% KTxdZt  
vai.",b=n6  
Qfo'w%px  
 优化结果: Mp; t?C4  
 光栅高度:101.8nm pW O-YZ#+  
 占空比:20.9% '"QC^Joz  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) `*PVFm>  
 偏振对比度:50.0 Z:aDKAboU  
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。 :/ns/~5xa:  
V[,/Hw~d%  
12. 结论 8yax.N j  
J]ivIQ  
 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) pVn 6>\xa  
 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 U,)Ngnd  
(如Downhill-Simplex-algorithm) A@*P4E`xp  
 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。 VpMpZ9oM<  
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