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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) !nj%n  
54J<ZXCs  
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。 9v cUo?/  
9'toj%XQ  
1. 线栅偏振片的原理 h;4g#|,  
u."fJ2}l0X  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 kM3BP& 3m1  
2. 建模任务 HxY,R ^  
pN0c'COy^  
I I>2\d|   
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 EkSTN  
 偏振元件的重要特性: iW"L!t#\|  
 偏振对比度 % C 3jxt  
 透射率 }7=a,1T  
 效率一致性 XFu@XUk!K  
 线格结构的应用(金属)
`8dE8:# Y  
z}bnw2d]  
3. 建模任务 z{#F9'\&  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
uaPBM<  
4. 建模任务:仿真参数 )i_FU~ LRq  
Ix"c<1 I  
偏振片#1: K%=n \ Y  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 lIFt/  
 高透过率(最大化) Ab2g),;c  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) uAvs  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) H;sQ]:.*]  
偏振片#2: u\e#_*>  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -/gS s<"  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Gr6ma*)y~t  
 光栅周期:100nm !7xp<=  
 光栅材料:钨 6ZG)`u".("  
Tc88U8Gc  
5. 偏振片特性 4[J3HLQ  
pz&=5F  
 偏振对比度:(要求至少50:1) =` i 7?  
Eq8OAuN  
9>i6oF]Oq  
$k`8Zx w  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :T\WYKX3C  
!GIsmqVY  
7%E1F)%  
=O;SXzgE  
6. 二维光栅结构的建模 \OU+Kl<  
N6J$z\ P  
4]B3C\ v  
 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。 CD&m4^X5D  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Vd?v"2S(9  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Pj.~|5gnf  
oX}n"5o:  
EORRSP,$2  
zJnVO$A'  
7. 偏振敏感光栅的分析 Un/fP1  
{;4PP463  
 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。 4w z 6%  
 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) DO\EB6xH>%  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
'u3+k.  
8. 利用参数优化器进行优化 v)d0MxSC  
1}BNG,n  
5i^vN"J  
 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。 %f-<ol  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 =a!6EkX *  
 在该案例种,提出两个不同的目标: s =5H.q%PV  
 #1:最佳的优化函数@193nm ) ,hj7  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
$McO'Bye{h  
- X_w&  
9. 优化@193nm _B1uE2j9  
+wUhB\F *  
Q$vr`yV#=6  
 初始参数: /K!,^Xn  
 光栅高度:80nm {T.Vu]L80  
 占空比:40% D9C}Dys  
 参数范围: U9 59=e  
 光栅高度:50nm—150nm cA%U  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) d8kwW!m+  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 i/J NG  
LgNNtZ&F  
l1)pr{A  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 \!QF9dP4  
 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。 D%idlL2%J  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 N ACY;XQ%  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 u-9t s  
+2}(]J=-  
10. 优化@193nm结果 GnOo+hB  
@L!#i*> 9  
~|9LWp_  
 优化结果: zsXH{atY  
 光栅高度:124.2nm m[{&xF|_  
 占空比:31.6% 9,5II0N L  
 Ex透过率:43.1% Hm* vKFhz  
 偏振度:50.0 (A'q@-XQ  
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。 sYA-FO3gh  
qX'a&~s)n  
 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。 (YJ AT  
 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。 wDhcHB  
 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。 D:ugP ,  
B ^(rUR  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Kg`x9._2  
L[G\+   
W79A4l<  
 初始参数: /mwr1GU  
 光栅高度:80nm {}o>ne nx\  
 占空比:40% (MoTG^MrBY  
 参数范围: :J`!'{r  
 光栅高度:50nm—150nm  |~uzQU7  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A]?O& m |  
 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% 2Ml2Ue-9  
e6i./bf3  
x\hn;i<  
 优化结果: z){UuiUM+=  
 光栅高度:101.8nm xnQGCw?S&}  
 占空比:20.9% 0*;9CH=BE  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) !$xEX,vj|W  
 偏振对比度:50.0 q uGPk)c  
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。 kw^Dp[8X  
/-YlC (kL  
12. 结论 wt.{Fqm  
Df,VV+  
 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) `;qv}  
 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 &/hr-5k  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dezL{:Ya  
 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。 (bFWT_CChz  
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