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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) e7GYz7  
vgy.fP"@  
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。 O;RBK&P  
x$-kw{N  
1. 线栅偏振片的原理 1@OpvO5  
rNV3-#kU  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 E:8*o7  
2. 建模任务 J*rYw5QB  
q~> +x?30  
k( 0;>)<i  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 H14Q-2U1xa  
 偏振元件的重要特性: $3"hOEN@5`  
 偏振对比度 \Vx^u}3O  
 透射率 [E p'm  
 效率一致性 f>6{tI 5X  
 线格结构的应用(金属)
H[.)&7M\  
%@C8EFl%3  
3. 建模任务 I^A>YJW  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
*>W<n1r@]  
4. 建模任务:仿真参数 nV8'QDQ:Al  
q!Ek EW\n  
偏振片#1: 7<WUj K|  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 8:& ! F`o  
 高透过率(最大化) Yd4X*Ua  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 0+iRgnd9?  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) "mBM<rEn*  
偏振片#2: ;wMu  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 [;ZCq!)>  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 t[2b~peNI  
 光栅周期:100nm vNjc  
 光栅材料:钨 !Np7mv\7  
A<|9</9z  
5. 偏振片特性 dUa>XkPa\2  
goiI* " 6M  
 偏振对比度:(要求至少50:1) GY?u+|Q  
O W.CU=XU  
]8%E'd  
n`Z}tQ%)o  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }+m4(lpl  
s@:Yu  
!k% PP  
^^}htg  
6. 二维光栅结构的建模 H,TApF89A  
k -jFT3b$  
(km $qX  
 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。 ^J>m4`  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 (.=Y_g.  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v CsE|eMP  
CP\[9#]:  
]a/dvj}  
VB905%  
7. 偏振敏感光栅的分析 h'S0XU ;  
g5+m]3#t  
 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。 T+T)~!{%  
 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) V/xXW=  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
8B-PsS|'  
8. 利用参数优化器进行优化 1p~ORQ  
XE_Lz2H`  
%1p-DX6  
 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。 Z{vc6oj  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 (L4llZ;q  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Ju#j%!  
 #1:最佳的优化函数@193nm l4$ sku-  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
G HQ~{  
8Kl&_-l{b  
9. 优化@193nm F^{31iU~CX  
Y.I~.66s  
G?v <-=I  
 初始参数: *J^FV^E``  
 光栅高度:80nm $hCS-9%&  
 占空比:40% >|RoLV  
 参数范围: &V 7J5~_  
 光栅高度:50nm—150nm r{?qvl!q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) tH; 6 Mp;f  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Hc8^w6S1@  
Z0H_l/g  
5q@s6_"{  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 v(Kj6'  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8>j&) @q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 OU` !c[O  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 vG6*[c8  
Cm8h b  
10. 优化@193nm结果 mI<sf?.  
"4xo,JUf  
I/upiqy  
 优化结果: WYRC_U7  
 光栅高度:124.2nm 4E=QO!pVv  
 占空比:31.6% S=S/]]e  
 Ex透过率:43.1% 3%r/w7Fc  
 偏振度:50.0 0VQBm^$(  
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。 h3E}Sa(MQ:  
IHCxM|/k(M  
 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。 eQyc<  
 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。 ?/T=G k  
 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。 wvisu\V  
OR+_s @Yg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ,Gbc4x  
5{ +>3J  
pRlScD_};  
 初始参数: z|],s]F>G  
 光栅高度:80nm vv)O+xt  
 占空比:40% ,_V/W'  
 参数范围: (qR;6l  
 光栅高度:50nm—150nm GMZ6 dK  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) W\0u[IV.x  
 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% ]qZj@0#7n  
$<=d[ 6  
1,zc8>M  
 优化结果: 4W2.K0Ca  
 光栅高度:101.8nm 9MJ:]F5+  
 占空比:20.9% @6|0H`kv  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) HLthVc w  
 偏振对比度:50.0 0n4(Rj|}2  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 n(LO`{  
im+g |9@%  
12. 结论 S{ F\_'%  
^; U}HAY  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) w AdaP9h  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 N0$ uB"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ZvXw#0)v  
 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。 QTF1~A\  
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