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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) \{@s@VBx[  
`}#(Ze*V:  
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。 )(~4fA5j)  
3P~I' FQ  
1. 线栅偏振片的原理 /~NsHStn  
n3t1'_/TU}  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 U*`7   
2. 建模任务 Q( .d!CQ>  
.^j #gE&B  
*gfx'$  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j9n3  
 偏振元件的重要特性: kmPK |R  
 偏振对比度 G[n^SEY!  
 透射率 X> :@`}bq  
 效率一致性 MO&QR-OY  
 线格结构的应用(金属)
- FV$Sne  
T#xCu|5  
3. 建模任务 -jnx0{/  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
i71 ,  
4. 建模任务:仿真参数 Q1 ?O~ao  
By(:%=.  
偏振片#1: pV{MW#e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 7yo/ sb9h  
 高透过率(最大化) S/G6NBnbS  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) \GS]jhEtn  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) QEK,mc3  
偏振片#2: n.jF:  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 A]" $O&l  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 rTYDa3  
 光栅周期:100nm r2H \B,_  
 光栅材料:钨 .| CcUmx  
|&B.YLx  
5. 偏振片特性 L&M6s f$N  
;> **+ezF  
 偏振对比度:(要求至少50:1) Ab`mID:  
DqyJ]}|  
'b#RfF,7H}  
x4|>HY<p?  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $~vy,^  
7_C;-  
c=]qUhnH  
`RDl k  
6. 二维光栅结构的建模 N p9N#m?  
>ch{u{i6  
!c-Ie~GIT  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 BqC, -gC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 S o; ;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `l,=iy$  
XzI c<81Z  
H|_^T.n?E  
b:3n)-V{u  
7. 偏振敏感光栅的分析 hgMh]4wN*  
_h>S7-X  
 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。 ._@Scd  
 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) tn\Y:  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
%}jwuNGA  
8. 利用参数优化器进行优化 vRa|lGeW  
_"n1"%Ns  
9t@^P^}=\m  
 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。 7NC"}JB&  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 }@MOkj  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 9 2_F8y*D  
 #1:最佳的优化函数@193nm amq]&.M  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
@w&VI6  
hZ2!UW4'  
9. 优化@193nm YBn"9w\#  
`&$"oW{HW  
' 7G'R  
 初始参数: 2KVMQH`B9  
 光栅高度:80nm 2|]$hjs  
 占空比:40% *KNj5>6=  
 参数范围: >m='#x0>Y  
 光栅高度:50nm—150nm Sx)b~*  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yoa"21E$  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 `<&RZB2  
Jj+|>(P  
WNSf$D{p  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 cF!ygz//  
 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。 m[ *)sm  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 h(]aP<49L  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 4cJ7W_ >i6  
H59}d oKH  
10. 优化@193nm结果 -1).'aJ^  
y<mmv~=  
9bvzt8pc  
 优化结果: yf`Nh  
 光栅高度:124.2nm K] ;`  
 占空比:31.6% I>ks H  
 Ex透过率:43.1% .),ql_sXr  
 偏振度:50.0 HqNM31)  
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。 @wO"?w(  
u&Q2/Y  
 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。 [=*c8  
 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。 J J@O5  
 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。 ufF$7@(+  
2mUq$kws  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 I;iJa@HWQ  
U-/-aNJ]U  
lZoy(kdc  
 初始参数: ;=\vm"I?  
 光栅高度:80nm 1SIhW:C  
 占空比:40% j3{8]D  
 参数范围: \49LgN@\  
 光栅高度:50nm—150nm ]q@/:I9]  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pvCn+y/U;  
 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% :SFcnYv0  
k( l  
h+EG) <  
 优化结果: [ySO  
 光栅高度:101.8nm 1_JtD|Jy  
 占空比:20.9% <=WSX{_D  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) nXHU|5.I  
 偏振对比度:50.0 {p J{UJKv?  
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。 Cv7FVl-I  
Zz!0|-\  
12. 结论 1.\|,$  
=xwA'D9]  
 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) mqL&bmT  
 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 |"V]$s$ c  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 7hAFK  
 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。 pzcV[E1  
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