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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) U/p|X)  
p  K=  
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。 ,p3moD 3  
e7# B?  
1. 线栅偏振片的原理 =~|:93]k  
C VyYV &U,  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 j$%uip{  
2. 建模任务 FF}A_ZFY  
v"Z`#Bi  
v c r5  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 M@ TXzn!&o  
 偏振元件的重要特性: _,G^#$pH  
 偏振对比度 e [}m@a  
 透射率 9hNHcl.  
 效率一致性 +DpiX&^h   
 线格结构的应用(金属)
li`4&<WGC  
` 6'dhB  
3. 建模任务 EId_1F;V^  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
-_4ZT^.Lna  
4. 建模任务:仿真参数 2u=Nb0  
&OXnZT3P  
偏振片#1: jf|5}5kSlf  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 )"]Nf6  
 高透过率(最大化) u`j9m @`  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) F:vHbs `y  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) hU]Gv)B  
偏振片#2: MT?;9ZV}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 v[}g+3a  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 uFXu9f+  
 光栅周期:100nm (mvzGXNz4  
 光栅材料:钨 ~?BN4ptc  
CSBk  
5. 偏振片特性 6q8b>LG|  
s .xJ},E9  
 偏振对比度:(要求至少50:1) / }tMb  
X (0`"rjg  
;FI"N@z  
>&`S$1 o  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) U`-]U2 "  
xGU~FU  
/HiRbwQK#  
<O]TM-h  
6. 二维光栅结构的建模 > ]()#z  
0IP5 &[-P  
InCJ4D  
 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。 <"SOH; w  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b5Sgf'B^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 13lJq:bM  
"y5LojdCs  
*w/})Y3^  
"F.0(<4)  
7. 偏振敏感光栅的分析 `62iW3y  
\A ?B{*  
 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。 MD 62ObK!  
 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) - wizUp  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
u5LrZt]k  
8. 利用参数优化器进行优化 Js706  
1X7tN2tQ  
jIOrB}  
 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。 3<L>BakD  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 lls-Nir%  
 在该案例种,提出两个不同的目标: L]_1z  
 #1:最佳的优化函数@193nm o2J-&   
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
|;[%ZE"  
=D@+_7\?  
9. 优化@193nm ;rK= jz^Q  
s>VpbJ3S  
<NVSF6`  
 初始参数: ;YYo^9Lh}  
 光栅高度:80nm  Q9!T@  
 占空比:40% 9|}u"jJB%E  
 参数范围: )T_o!/\*|*  
 光栅高度:50nm—150nm |d@%Vb_  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yGN2/>]  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &/}reE*  
Ns*&;x9  
/&`sB|  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 >&mNC \PA  
 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。 Hfw*\=p  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 n*Q~<`T  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 W>*9T?  
@Z fQ)q\  
10. 优化@193nm结果 h yPVt6Gkj  
Bj-80d,  
`o;E  
 优化结果: &:3uK`  
 光栅高度:124.2nm )e1&[0  
 占空比:31.6% LrL ZlJf  
 Ex透过率:43.1% 9MI~yIt`L  
 偏振度:50.0 wTu_Am  
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。 ;nDCyn4i]  
I &jiH)  
 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。 bGO[P<<  
 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。 \m\E*c ):  
 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。 ? _>L<Y  
8H%-/2NW  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 h !yu. v  
dE`a1H%  
O :'ENoQ:&  
 初始参数: =FB[<%  
 光栅高度:80nm e)#O-y  
 占空比:40%  ./iC  
 参数范围: 5vfzSJ  
 光栅高度:50nm—150nm WPN4mEow  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2!7)7wlj0  
 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% \Y4>_Mk  
0pC}+ +  
4IT`8n~  
 优化结果: 4=Wtv/ 3  
 光栅高度:101.8nm ]I+"";oQGB  
 占空比:20.9% y,.X5#rnX*  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) s.zfiJ  
 偏振对比度:50.0 6ojEEM  
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。 pKnM=N1f  
W`qiPLk  
12. 结论 r&MHww1i  
X q"_^  
 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) >`3wEJ"<  
 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 Dm")\"5\?  
(如Downhill-Simplex-algorithm) P_[A  
 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。 QO-R>  
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