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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) pK'WJ 72U  
,x Tbt4J  
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。 t*qA.xc6  
K&)a3Z=(.  
1. 线栅偏振片的原理 0'py7  
)D[ypuM&  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 y5Pw*?kn  
2. 建模任务 Ra{B8)Q  
+XpRkX&-  
^mJvB[ u|  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8W$="s2  
 偏振元件的重要特性: VBH[aIW  
 偏振对比度 [CUJA  
 透射率 .oK7E(QJ  
 效率一致性 g rfF\_[:  
 线格结构的应用(金属)
25ayYO%PTc  
mefmoZ  
3. 建模任务: < `r+l5  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
9Np0<e3p  
4. 建模任务:仿真参数 6pLwwZD  
=d5!O~}r>  
偏振片#1: :jUuw:\  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 +%<Jr<~W  
 高透过率(最大化) 'I<j`)4`d  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 1|nB\xgu  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) \ yOZ&qU  
偏振片#2: bv+e'$U3  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 I L\mFjZ'  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 >bZ#  
 光栅周期:100nm #KK(Z \;  
 光栅材料:钨 6)3eB{$;  
p|FX_4RjX  
5. 偏振片特性 YpKai3 B  
SW; b E  
 偏振对比度:(要求至少50:1) `UI)H*GA8  
[.Y=~)7FB  
'pe0Q-  
!6%G%ZG@3-  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZF t^q /pw  
rx;U/)~#<  
3> (`Y  
os.x|R]_  
6. 二维光栅结构的建模 0K2[E^.WN  
5&kR1Bp#-  
 qN QsU  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 P X0#X=$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 6wd]X-G++  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 wMUnZHd{|  
9F+bWo_m  
g.]'0)DMW  
h|H;ZC(B  
7. 偏振敏感光栅的分析 y2U:( H:l!  
^~aSrREo  
 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。 KCT8Q!\  
 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) I;v`o{  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
cR&xl^BJ  
8. 利用参数优化器进行优化 :kVV.a#g  
h+W^k+~(  
ry\']\k  
 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。 ~"mZ0 E  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 2o$8CR;  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Hj\~sR$L-  
 #1:最佳的优化函数@193nm v wyDY%B"n  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
AWDjj\Q4  
qck/b  
9. 优化@193nm K7.<,E"M.  
PsgzDhRv  
KR}0(,Y  
 初始参数: 8Vn6* Xn  
 光栅高度:80nm (*RybKoaA  
 占空比:40% -!0LIr:"  
 参数范围: z~ H Gc"~  
 光栅高度:50nm—150nm Wj:QC<5 v  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) nB5[]x'  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 UW*aSZ/?  
%RN-J*s]  
wB)+og-^1f  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 nIjQLx  
 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。 9NP l]iA)  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W~%~^2g ;k  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 iy]}1((hR  
;}~=W!yz  
10. 优化@193nm结果 /;rN/ot2o  
)DmiN^:  
Hl;p>>n  
 优化结果:  9+QrTO  
 光栅高度:124.2nm }$U[5wL,_  
 占空比:31.6% @?m8/t9 .  
 Ex透过率:43.1% N%f!B"NQ  
 偏振度:50.0 a<wZv-\Vau  
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。 ~vGtNMQg  
(U_Q7hja?  
 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。 qDM[7q3.  
 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。 ~ ZL`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。 2?T:RB}  
XKX,7  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 IxZ.2 67  
#/Fu*0/)`  
N1~V +_mM  
 初始参数: ?@?a}  
 光栅高度:80nm nb_^3K]r  
 占空比:40% BozK!"R_<  
 参数范围: {z/^X<T  
 光栅高度:50nm—150nm U"+ ry.3`  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uX +<`3O  
 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% 9S%gVNxn  
r0deBRM  
\( <{)GpBi  
 优化结果: WKl'  
 光栅高度:101.8nm 6b70w @P!  
 占空比:20.9% g>xUS_d>  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ky[Xf -9#  
 偏振对比度:50.0 `Kw"XGT  
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。 : W^\ mH  
cIvYfgIo9  
12. 结论 `4.sy +2  
0?us]lx  
 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) RzRvu]]8  
 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 O^Vy"8Ji}y  
(如Downhill-Simplex-algorithm) rz }l<t~H  
 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。 |3:=qpT-  
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