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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) FTQ%JTgT  
\u>"s   
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。 tP2qK_\e=  
j"|=C$Kn/  
1. 线栅偏振片的原理 Qi LEL  
H+ 0$tHi  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 846$x$G4  
2. 建模任务 /s[l-1zW  
f/Hm{<BY  
Qkd<sxL  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :xh?e N&  
 偏振元件的重要特性: ghX|3lI\q  
 偏振对比度 F;l$.9?.s  
 透射率 OZTPOz.  
 效率一致性 8&3V#sn'  
 线格结构的应用(金属)
n;$5Cq!v=  
sZL#xZ5 Df  
3. 建模任务 `> ?ra-  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
LX@/RAd vz  
4. 建模任务:仿真参数 o_D?t-XH  
L\&<sy"H  
偏振片#1: bV8!"{  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ^H2-RBE#  
 高透过率(最大化) _%B^9Yl3(  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) USVqB\#  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) $T`<Qq-r  
偏振片#2: rfgI$eu   
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 LwK+:4$  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 pDh{Z g6t  
 光栅周期:100nm 8 XICF  
 光栅材料:钨 L. EiO({W  
"=+ 7-`  
5. 偏振片特性 F8uNL)gKj)  
Q"t<3-"  
 偏振对比度:(要求至少50:1) ~5 *5  
59!Fkd3  
;}1xn3THCn  
]6{*^4kX  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) sz)oZPu|  
nIoPC[%_  
GD:4"$)[o  
sp ]zbX?  
6. 二维光栅结构的建模 13+<Q \  
u&9 r2R959  
qpsv i.S  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 Cz W:L&t  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ^kgBa27  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 +]|Z%;im  
kdCP  
s-RQMK}H  
T`9u!#mT=  
7. 偏振敏感光栅的分析 >(<ytnt=  
RiTa \  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 sj8~?O  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) :mS# h@l  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
x+h~gckLb  
8. 利用参数优化器进行优化 DwV4o^J:l  
:KKa4=5L  
PT^c^{V  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 #!9S}b$  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 L3p`  
 在该案例种,提出两个不同的目标: +dP L>R  
 #1:最佳的优化函数@193nm V=X:=  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
R.s^o]vT  
+e-,ST&w(  
9. 优化@193nm O$g_@B0E1  
8`]=C~ G  
(Si=m;g  
 初始参数: m rJQ#  
 光栅高度:80nm ooj~&fu  
 占空比:40% |w*R8ro_  
 参数范围: 5PIZh<  
 光栅高度:50nm—150nm `T2$4>!  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;oxAe<VIj  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #"ftI7=42  
7 JDN{!jT  
Z Dhx5SL&  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 m3 ^/: <  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 +"ueq  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 cDrebU  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 5 #]4YI;  
T%F0B`  
10. 优化@193nm结果 7$k8%lI;>  
QR> Y%4 ;h  
}4>JO""  
 优化结果: oA tsUF+a  
 光栅高度:124.2nm e9^2,:wLB  
 占空比:31.6% _}mK!_`  
 Ex透过率:43.1% DXQi-+?  
 偏振度:50.0 [WB{T3j  
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。 cE{ =(OQ  
=C f(B<u  
 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。 "%@uO)A /  
 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。 Iia.k'N  
 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。 vtMJ@!MN;  
g6sjc,`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Hh kN^S,  
n+D#k 8{  
XNH4==4  
 初始参数: YCw('i(|  
 光栅高度:80nm rwpgBl  
 占空比:40% >Jm"2U}lZW  
 参数范围: %HSl)zEo>C  
 光栅高度:50nm—150nm ?z"KnR+?Q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) hkW{88  
 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% w}M3x^9@  
.yVnw^gu  
b4 hIeBI\  
 优化结果: B50 [O!  
 光栅高度:101.8nm RI@*O6\/I  
 占空比:20.9% ]@SU4  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) z};ZxN  
 偏振对比度:50.0 4&N$:j<  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 JJl7JwSTW  
JfTfAq]  
12. 结论 C(,=[Fi-  
g8yN% )[  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ?mOg@) wx  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 ?Bu}.0ku-$  
(如Downhill-Simplex-algorithm) KzkgWMM  
 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。 A1Q +0  
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