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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) dleCh+ny?  
\ #la8,+9  
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。 NE| Q0g  
 ;B{oGy.  
1. 线栅偏振片的原理 _9<Mo;C  
Q&w"!N  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 -\25&m!+  
2. 建模任务 4K|O?MUNS  
A~< cp)E  
^W~8)Rbf  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Dnd  
 偏振元件的重要特性: 64Tb,AL_  
 偏振对比度 :OA;vp~$x  
 透射率 -U|Z9sia  
 效率一致性 +DE;aGQ.z?  
 线格结构的应用(金属)
$dsLU5]1o  
AN)r(86L  
3. 建模任务 fk\]wFj  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
mA^3?y j  
4. 建模任务:仿真参数 I]WvcDJ}C  
yqP=6   
偏振片#1: >1` '5A}s  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ?[)V  
 高透过率(最大化) 6;(b-Dhi  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) wU"w  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) XQ8q)B=  
偏振片#2: n"@){:{4?  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 @S6@pMo,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 C* 0Z F  
 光栅周期:100nm S#Tu/2<}  
 光栅材料:钨 |<uBJ-5  
{Ywdhw JP  
5. 偏振片特性 3r[ s_Y*  
apnpy\in  
 偏振对比度:(要求至少50:1) f*VXg[&\\F  
(B03f$8}*_  
]2A2<Q_,  
aq#F  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) e{^^u$C1.e  
-vc ,O77z"  
SH O&:2  
**.23<n^W  
6. 二维光栅结构的建模 :m>Vp  
1-Dw-./N  
K#VGG,h7Y  
 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。 $f>(TW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =)a %,H  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。  ^mN`!+  
KEf1GU6s  
N0N%~3  
n'%cO]nSx  
7. 偏振敏感光栅的分析 9WV8ZP  
d<E2=WVB6  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 5Fbb5`(  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ZvK.X*~s  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
<&bBE"U4  
8. 利用参数优化器进行优化 MPF({Pnx7  
+fq\K]  
yw1Xxwc  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 12: Q`   
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 :z6?  
 在该案例种,提出两个不同的目标: ,uO_C(G/i  
 #1:最佳的优化函数@193nm .')^4\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
fA=Lb^,M  
`'gcF });  
9. 优化@193nm q Oa*JA`  
dTte4lh  
LLoV]~dvUu  
 初始参数: Cu<' b'%;  
 光栅高度:80nm bL{D*\HF  
 占空比:40% Ds{bYK_y  
 参数范围: rd"!&i  
 光栅高度:50nm—150nm 'Zqt~5=5  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yN06` =  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 E,ooD3$h  
f lt'~fe  
@gQ?cU7  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 K1-RJj\L  
 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。 .k#O[^~]  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 dKL9}:oUa  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 9NZq k  
x@:98P  
10. 优化@193nm结果 tCGA3t  
jaMpi^C  
-O?A"  
 优化结果: aJc>"#+ o  
 光栅高度:124.2nm llCE}Vdh  
 占空比:31.6% a FWTm,)  
 Ex透过率:43.1% ::3[H$  
 偏振度:50.0 4`7~~:W!M5  
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。 B}aW y&D  
>xH?`I7;f  
 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。 [FBc&HN  
 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。 y{XNB}E  
 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。 r]kks_!Z  
nhd.c2t\  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {nS(B  
uVXn/B  
TT){15T;"  
 初始参数: b>d]= u  
 光栅高度:80nm mXsSOAD<  
 占空比:40% x_l8&RIB*  
 参数范围: w[G-=>;  
 光栅高度:50nm—150nm ?wjk=hM2  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) r\y\]AmF  
 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% `[ZA#8Ma  
#}8VUbJ  
YYvX@f  
 优化结果: |@?='E?h  
 光栅高度:101.8nm TQvjU!>  
 占空比:20.9% $0]5b{i]  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 8zwH^q[`r  
 偏振对比度:50.0 .li)k[] ts  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 g26 l:1P  
AAF;M}le,  
12. 结论 z,VXH ?.Zo  
472'P  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) <&4~Z! O  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 z3w;W{2Q;V  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 37V$Qb_  
 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。 n9 Jev_!A  
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