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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) I+QM":2  
[b3$em<^JV  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 MO? }$j  
i|0!yID0@  
1. 线栅偏振片的原理 H vHy{S4  
b'I@TLE')  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 dkW7k^g  
2. 建模任务 pd|l&xvka  
#7"";"{ z|  
0KZ$v/m  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 PzT@q\O  
 偏振元件的重要特性: )LsUO#%DO  
 偏振对比度 *uSlp_;kB  
 透射率 ltyhYPS  
 效率一致性 3sgo5D-rMI  
 线格结构的应用(金属)
~>Y^?l  
S_ra8HY8  
3. 建模任务 ol~ tfS  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
'J)9#  
4. 建模任务:仿真参数 8g=];@z  
E B! ,t  
偏振片#1: ] K+8f-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 R2Lq??XA=  
 高透过率(最大化) g-H,*^g+  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) T)tTzgLD}  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) l3y}nh+ 8  
偏振片#2: >|0 I\{ C  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _Ea1;dJmq  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 *q;83\  
 光栅周期:100nm p&\DG  
 光栅材料:钨 eep/96G ?  
><$V:nsEO  
5. 偏振片特性 7q{yLcC"  
\9~Q+~@{G  
 偏振对比度:(要求至少50:1) >;#rK@*&  
k8i0`VY5Y  
[;l;kom  
+HjSU2  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #GfM^sK  
VA`VDUG,  
"yl6WG# J  
CtUAbR  
6. 二维光栅结构的建模 Nfv` )n@  
I}|E_U1Qj  
Iu(]i?Y  
 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。 i2-]Xl  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Q(R -8"  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 :fUNc^\2  
EWXv3N2)  
+Y2D @K?)  
FE:} D ;$  
7. 偏振敏感光栅的分析 'Tskx  
O&#>i]*V  
 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。 I0;gTpt9  
 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) &i6JBZ#~,  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
eT?vZH[N  
8. 利用参数优化器进行优化 ^)'D eP/  
mnw(x#%P  
>wR)p\UEb  
 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。 E 0OHl  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 JdUI:(  
 在该案例种,提出两个不同的目标: :.f( }sCS  
 #1:最佳的优化函数@193nm Bsk` e  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
`=kiqF2P}  
UMMGT6s,E8  
9. 优化@193nm n\$.6 _@x  
dKevhm)R"  
WpMm%G~'4t  
 初始参数: P,#l~\  
 光栅高度:80nm 6KE64: \;  
 占空比:40%  B`vC>  
 参数范围: 9`CJhu  
 光栅高度:50nm—150nm &g=6K&a$a  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Gz--C(  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Fr<tk^~/  
Xi~I<&  
B7S)L#l_\  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 \K lY8\c[  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 :c(I-xif  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 e?\hz\^  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 9)n3f^,Oj*  
i-4?]h k  
10. 优化@193nm结果 vq\L9$WJ  
Wd7qpWItjQ  
B-|C%~fe  
 优化结果: h?fp(  
 光栅高度:124.2nm ]w]:9w  
 占空比:31.6% _^$F^}{&  
 Ex透过率:43.1% p77=~s  
 偏振度:50.0 `'9t^ 6mk  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 6I|9@~!y[  
4F!%mMq  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Y$fF"p 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。 z)R\WFBW  
 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。 II\}84U2 .  
<! *O[0s  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 KB{/L5  
' R= OeH  
rT;_"y}  
 初始参数: D}2$n?~+  
 光栅高度:80nm YdYaLTz  
 占空比:40% @-ir  
 参数范围: 1R]h>'  
 光栅高度:50nm—150nm aq9Ej]1b  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n0uL^{B  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% @y|JIBBRc  
GwG(?_I"  
y#nyH0U  
 优化结果: Xa$tW%)  
 光栅高度:101.8nm jz I,B  
 占空比:20.9% d:h X3  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) l HZ4N{n  
 偏振对比度:50.0 FX~pjM  
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。 .|y{1?f_  
=[)2DJC  
12. 结论 Fl\kt.G  
7V"Jfh4_  
 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) B^j(Fq  
 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 Mu_'C$zA  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 1Nz#,IdQ  
 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。 <fDbz1Q;l  
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