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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) y7z ,I  
\x_$Pu  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 1aUu:#c  
])zpx-  
1. 线栅偏振片的原理 wA87|YK8*  
3 "|A5>Vo  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 @d ^MaXp_P  
2. 建模任务 E/d\ebX|  
I(9+F  
|A H@W#7j  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 GlT/JZ9  
 偏振元件的重要特性: You~ 6d6Om  
 偏振对比度  sJ_3tjs)  
 透射率 D6P/39}W  
 效率一致性 `_{,4oi  
 线格结构的应用(金属)
c[?&;# feV  
H_%ae' W  
3. 建模任务 t.7_7`bin~  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
2bpFQ8q  
4. 建模任务:仿真参数 y8|}bd<Sr  
I=8MLv  
偏振片#1: kChCo0Q>1  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,^T0!k$  
 高透过率(最大化) M !rw!,g  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) FJB /tg  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) {5T:7*J  
偏振片#2: 6 c-9[-Px  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,0n=*o@W  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x=1Sbs w{  
 光栅周期:100nm fydQaxCND  
 光栅材料:钨 MV?sr[V-oP  
N)YoWA>#bF  
5. 偏振片特性 ~A>-tn}O  
e/IVZmUn^  
 偏振对比度:(要求至少50:1) &([yI>%  
d 4;   
PE+{<[n  
uU8L93  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) u$1^=  
${7s"IX  
/^ [K  
N*Xl0m(Q  
6. 二维光栅结构的建模 /.m}y$@GV  
zvbz3a  
}ev+WIERQV  
 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。 HK.Si]:  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 G*^4 CJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 V}t8H  
UeSPwY  
2{)<Df@  
+|spC  
7. 偏振敏感光栅的分析 /_/Z/D!  
~*G}+Ur$2  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 x>[ gShAV!  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ?*U:=|  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
4_vJ_H-mO,  
8. 利用参数优化器进行优化 !%G;t$U=M  
h,2?+}Fn  
yTU'voE.|  
 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。 x@<!#d+  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 )$E'2|Gm/  
 在该案例种,提出两个不同的目标: ?B:],aztf  
 #1:最佳的优化函数@193nm )0 i$Bo  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
;UWp0d%  
._}Dqg$  
9. 优化@193nm M cbiO)@I  
<+; cgF!+  
U{-[lpd  
 初始参数: q&EwD(k  
 光栅高度:80nm 'J#uD|9)  
 占空比:40% \&%y4=y<sE  
 参数范围: A,GJ6qp3  
 光栅高度:50nm—150nm >qynd'eToR  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Sy34doAZ  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 hHqsI`7c  
;5}y7#4C  
C= PV-Ul+  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 /Oa.@53tK6  
 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。  2dBjc{  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 3a6  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 bn"z&g   
BjbpRQ,  
10. 优化@193nm结果 M9sB2Ips<  
~Uaz;<"j0  
#h7 $b@  
 优化结果: B7BikxUa  
 光栅高度:124.2nm n(el  
 占空比:31.6% =`BPGfC b  
 Ex透过率:43.1% Xw9"wAj  
 偏振度:50.0 9 kS;_(DB  
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。 -;o`(3wZq  
1"HSM =p  
 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。 KXga {]G:  
 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。 u=p-]?  
 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。 0i9C\'W`  
STQ~mFs"  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {Ng HH]]O  
9mH+Ol#(  
Rk52K*Dc  
 初始参数: .FAuM~_99b  
 光栅高度:80nm Kkz2N  
 占空比:40% p` LPO  
 参数范围: 4xNzhnp|  
 光栅高度:50nm—150nm 7_ah1IEK  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $;%dQ!7*  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% z6J fu:_N!  
FUU/=)^P$  
0_5j(   
 优化结果: @](\cT64i3  
 光栅高度:101.8nm #o-CG PE  
 占空比:20.9% ; +E@h=?  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Z8Il3b*)  
 偏振对比度:50.0 s|=.L&"   
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。 Pxm~2PAm  
t#[u X?  
12. 结论 jo8;S?+<|?  
Z ]WA-Q6n  
 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) E8.xmTq  
 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 #T8$NZA  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7Y(ySW  
 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。 g?caE)  
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