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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) aAgQ^LY  
wv ^n#  
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。 f'TEua_`  
N t\ZM  
1. 线栅偏振片的原理 Y;k iU  
22 feYm|  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 H^M>(kT#&  
2. 建模任务 U+&Eps&NI  
x kdC -S  
;*WG9Y(W  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 I8uFMP  
 偏振元件的重要特性: i ;^Ya  
 偏振对比度 5t-, 5  
 透射率 |mcc?*%t8  
 效率一致性 ]88qjKL  
 线格结构的应用(金属)
>~_)2_j  
~EU\\;1Rmq  
3. 建模任务 wZWAx  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
9+3 VK  
4. 建模任务:仿真参数 .AZwVP<  
tTWEhHQ`  
偏振片#1: B:Hr{%O  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 I+ Y{_yw"f  
 高透过率(最大化) Os KtxtLO  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) lX"6m}~D  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) /*MioaQB}p  
偏振片#2: b7B|$T,  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 dg_w$#  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 n}c~+ 0`un  
 光栅周期:100nm $=) Pky-~  
 光栅材料:钨 ~0@fK<C)O  
qw{`?1[+  
5. 偏振片特性 Pb sxjP  
%`YR+J/V  
 偏振对比度:(要求至少50:1) -!}3bl*(7  
c=X+uO-  
u08QE,  
-+0kay%  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ?wFL\C  
r-.>3J  
7VL|\^Y`q  
f+8 QAvh  
6. 二维光栅结构的建模 Qqs1%u;e8  
o4wSt6gBcJ  
AQmHa2P  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 216$,4i  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 O8 SE)R~  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {`,)<R>}  
X-#&]^d  
ESYF4-d+  
zTc*1(^  
7. 偏振敏感光栅的分析 </u=<^ire  
fP\q?X@]E  
 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。 MpBdke$  
 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) %"eR0Lj+zq  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
gY8$Rk %  
8. 利用参数优化器进行优化 =1@LMIi5x  
Ih>s2nL  
Wky9w r:g  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 t"Ah]sD  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Ri~$hs!  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 8;r#HtFM  
 #1:最佳的优化函数@193nm @&Bh!_TWc  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
^\&FowpP  
gu+zfvkcY  
9. 优化@193nm m uy^>2p  
U7 ?v4O]D[  
EO~L.E%W  
 初始参数: Gx6%Z$2n  
 光栅高度:80nm %qiVbm0  
 占空比:40% lo(C3o'  
 参数范围: oeB'{bG  
 光栅高度:50nm—150nm Q;g7<w17  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) O9ps?{g  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ');vc~C  
_OyQ:>M6P  
x7U=1y(  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ^6z"@+;*  
 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。 23WrJM!2N  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。  ]%FAJ\  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 b^Re947{g  
"ayV8{m^3  
10. 优化@193nm结果 I<ohh`.  
t>/x-{bH\  
S#?2E8  
 优化结果: 3 h d30o  
 光栅高度:124.2nm sQac%.H;`U  
 占空比:31.6% JE7m5k Ta  
 Ex透过率:43.1% 6{Q-]LOc[.  
 偏振度:50.0 .<F46?HS  
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。 j~G(7t  
)38%E;T{X  
 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。 e-`.Ht  
 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。 eNK[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。 DZtpY {=Z  
#-<Go'yF  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [I3Nu8  
t4[q :[1  
&h5Y_no GX  
 初始参数: XhHgXVVGG<  
 光栅高度:80nm  ;Pt8\X  
 占空比:40% C| ~ A]wc=  
 参数范围: _ERtL5^  
 光栅高度:50nm—150nm ypx~WXFK  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) abQ.N  
 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% $Gv@lZ@=  
{zvaZY|K"  
_&BK4?H@b  
 优化结果: 8O9^g4?  
 光栅高度:101.8nm dAx ? ,  
 占空比:20.9% Z%]K,9K  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) -smN}*3[  
 偏振对比度:50.0 )>:~XA|?  
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。 w;`Jj -  
1 >j,v+  
12. 结论 "u!gfG?oH  
_d5:Y  
 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) RI&O@?+U  
 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 ~ p? ArZb  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ;v@G  
 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。 gGL}FNH  
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