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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) u}0U!  
RG8Ek"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。 DGJt$o=&@  
v;ZIqn"  
1. 线栅偏振片的原理 n7p,{KSQ  
Uaz$<K6  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 W1\F-:4L@  
2. 建模任务 w|G4c^KH  
8h '~*  
3*C|"|lJ  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7Ap==J{a  
 偏振元件的重要特性: ) OE!vA  
 偏振对比度 >"|"Gy (  
 透射率 *>,#'C2  
 效率一致性 DlF6tcoI  
 线格结构的应用(金属)
B.Y8O^rx  
'\wZKY VN  
3. 建模任务 gNaB^IY  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
q_b,3Tp  
4. 建模任务:仿真参数 A>B_~=  
0ME.O +  
偏振片#1: XNaiMpp'  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 E5.@=U,c  
 高透过率(最大化) !)//b]  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 3q)y;T\yW  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) /DxeG'O  
偏振片#2: 7f_tH_(  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 )2&y;{]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 P^-daRb  
 光栅周期:100nm di|5|bn7  
 光栅材料:钨 +2 x|j>  
/DE`>eJY  
5. 偏振片特性 ;0JK>c ]#  
D:.1Be`Tv  
 偏振对比度:(要求至少50:1) eZv G  
EF5:$#  
qu+Zl1~$]  
!wr2OxK*  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) sA:k8aj  
?Vo/mtbY5X  
!K8V":1du#  
YJqbA?i  
6. 二维光栅结构的建模 )o N#%%SB<  
ZB'ms[  
mNdEn<W  
 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。 ,k+F8{Q.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 R$M>[Kjn  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  .H7xG'$  
%O02xr=  
jlb=]hp8%  
4) z*Vux  
7. 偏振敏感光栅的分析 `\M}~  
5 K[MKfT  
 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。 9 =zZ,dg  
 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)  Jknit  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
'E_~>  
8. 利用参数优化器进行优化 4Tn97G7  
BQF7S<O+  
=BVBCh  
 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。 [`_-;/Gx2  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 "[Hn G(gA  
 在该案例种,提出两个不同的目标: ;(0|2I'"  
 #1:最佳的优化函数@193nm mb#&yK(h  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
l<dtc[  
?8TIPz J  
9. 优化@193nm Q'R*a(pm  
wpV)y Q^  
S0jYk (  
 初始参数: V)#rP?Y  
 光栅高度:80nm C~q&  
 占空比:40%  Mcm%G#  
 参数范围: &+Yoob]P  
 光栅高度:50nm—150nm 344E4F"ph  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) fiZq C?(  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 j=y{ey7Fd  
^7,`6g  
q-R'5p\C?|  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 `R@b`3*%v  
 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。 7>!Rg~M  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 rls\3 R(jt  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ]mdO3P  
CCp&+LRvR  
10. 优化@193nm结果 \+VQoB/  
^Y?Y5`! Q  
w3Z;&sFd  
 优化结果: )9s 6(Iu  
 光栅高度:124.2nm m'YYkq(5%Z  
 占空比:31.6% i;I!Jc_b'  
 Ex透过率:43.1% LR Dj!{k{  
 偏振度:50.0 hB??~>i3  
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。 <EM'|IR?  
.g52p+Z#  
 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。 r0j+P%  
 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。 eiwPp9[08  
 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。 Dh.pH1ZY3n  
-'~61=PD  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !7y:|k,ac  
GjeRp|_Qd<  
k.Q4oyei  
 初始参数: a n,$Z,G#K  
 光栅高度:80nm ZDTp/5=?K/  
 占空比:40% `VD7VX,rp*  
 参数范围: 5~\GAjf  
 光栅高度:50nm—150nm p}d+L{"V  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) -$tf`   
 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% ^zVW 3 Y q  
W}rLHAaDh  
'q, L*  
 优化结果: /`VrV{\/!  
 光栅高度:101.8nm "HrZv+{  
 占空比:20.9% H-5h-p k  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) OoOr@5g  
 偏振对比度:50.0 3&"+)*/ m  
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。 N5|wBm>m  
;b;Bl:%?  
12. 结论 ]Yx&  
<) VNEy'  
 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) $.T\dm-  
 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 4M*!'sG\  
(如Downhill-Simplex-algorithm) I6RF;m:Jw  
 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。 WdJJt2'  
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