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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) >m$jJlAv8  
<QuIXA  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 ~^{>!wU+  
nrBpq  
1. 线栅偏振片的原理 MQc<AfW3/  
y ;/T.W9!  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 0Cg}yyOz  
2. 建模任务 `p!&>,lrk  
/b1+ ^|_  
)])nd "E  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1;*4y J2  
 偏振元件的重要特性: -/V,<@@T  
 偏振对比度 *&vlfH  
 透射率 bIXudE[8zq  
 效率一致性 6N49q -.Lg  
 线格结构的应用(金属)
{})d}dEC  
9T\uOaC"  
3. 建模任务 40e(p/Qka  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
(jyT9'*wAT  
4. 建模任务:仿真参数 bIWSNNV0F  
OXxgnn>W'  
偏振片#1: b I-uF8"  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 x/pX?k  
 高透过率(最大化) *M?[Gro/  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) +P &S0/  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) exZgk2[0  
偏振片#2: =.`:jZG  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 k/Z]zZC  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 }WA =  
 光栅周期:100nm :' =le*h  
 光栅材料:钨 }6'%p Bd  
#0"Pd8@  
5. 偏振片特性 :@RX}rKG  
{X\%7Zef+  
 偏振对比度:(要求至少50:1) *@VS^JB  
1gA^Qv~?  
&At9@  
qEvbKy}  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 4C#r=Uw`  
|2Y/l~  
0{OafL8&l  
Q\nIU7:bZ  
6. 二维光栅结构的建模 ~} 02q5H  
~eZ]LW])  
H %Dcp#k  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 b}3t8?wG&  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 dEI]|i r  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 aI\:7  
zcy`8&{A<?  
]IclA6  
:anR/  
7. 偏振敏感光栅的分析 FvJkb!5*e_  
+gyGA/5:d$  
 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。 h:AB`E1  
 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)  /M@[ 8  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
*=}\cw\A  
8. 利用参数优化器进行优化 dC/@OV)0#  
;d .gVR_V  
zEKVyZd*{  
 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。 r h c&#JS  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 8Sk$o.Gy  
 在该案例种,提出两个不同的目标: -uN M_|MO  
 #1:最佳的优化函数@193nm NdmwQJ7e"  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
z?Cez*.h>  
6VtN4c .Q  
9. 优化@193nm Ck:+F+7_v  
aM4-quaG]  
g_JSgH!4  
 初始参数: wu.>'v?y  
 光栅高度:80nm -cWGF  
 占空比:40% vawS5b;  
 参数范围: gh-i| i,  
 光栅高度:50nm—150nm n= q7*<l  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ,FwJ0V  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 A!v:W6yiz  
&a+=@Z)kf  
fizL_`uMqb  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 oL7F^34;  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 P @~)9W  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 AHU =`z  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 s~m]>^?8MR  
KJv[z   
10. 优化@193nm结果 6!C>J#T  
%us#p|Ya  
&Z(6i}f,Gp  
 优化结果: i}O.,iH  
 光栅高度:124.2nm *mkVk7]c  
 占空比:31.6% -6xh  
 Ex透过率:43.1% A: O"N  
 偏振度:50.0 BdP+>Ij  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 *#1J  
HLCI  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Ab8Ke|fA  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 P9x':I$  
 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。 !j& #R%D  
z<_a4 ffR  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w3&L 6|,  
FzAzAl 5  
T@Z-;^aV  
 初始参数: xkQT#K=i  
 光栅高度:80nm =imJ0V~RW  
 占空比:40% QabLMq@n`  
 参数范围: aK8s0G!z?5  
 光栅高度:50nm—150nm ?KWo1  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |-HNHUF  
 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% @}s EP&$  
Q\}Ck+d` a  
+i[vJRLxl~  
 优化结果: a+j"8tHu$  
 光栅高度:101.8nm dl(!{tZ#  
 占空比:20.9% Lf`<4 P  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 5z:#Bl-,L  
 偏振对比度:50.0 e>P>DmlW  
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。 gfKv$~  
$EL:Jx2<  
12. 结论 mNsd&Rk'  
EeGTBVms  
 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) s{*bFA Z1F  
 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 L4ZB0PmN'  
(如Downhill-Simplex-algorithm) !="8ok+  
 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。 m ?*h\NaB  
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