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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) AtDrQ<>y'  
,IE0+!I  
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。 w>_EM&r6~u  
J *?_SnZ  
1. 线栅偏振片的原理 "lf3hWGw  
 u$8MVP  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Els=:4  
2. 建模任务 t}*!UixE  
GQq'~Lr5  
8{ %9%{  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]_8I_V cQ  
 偏振元件的重要特性: L$ Ar]O)  
 偏振对比度 4ZpF1Zc4B  
 透射率 }tO<_f))  
 效率一致性 }#5roNH~Z  
 线格结构的应用(金属)
B Rj KV  
#-j! ;?  
3. 建模任务: E=lfg8yb:  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
_kX/LR"L+  
4. 建模任务:仿真参数 _J~ta.  
dt&Lwf/  
偏振片#1: ]V^.!=gh$  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 {}&f\6OI%  
 高透过率(最大化) B\ >}X_\4  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) J*KBG2+13  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) [3sxzU!t~  
偏振片#2: %aE7id>v6  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 X3L[y\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 A6y~_dt  
 光栅周期:100nm p2DNbY\]  
 光栅材料:钨 qs1.@l("  
* r4/|.l  
5. 偏振片特性 _6S b.9m  
Sb9=$0%\  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 3et2\wOX1x  
{G1aAM\Hz  
YEPG[W<kg  
<Dj$0g  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^r$iN %&~  
MD ?F1l"}%  
+s(IQt  
$X=D9h  
6. 二维光栅结构的建模 KkL:p?@n  
;ko[(eFN@  
/mB Beg^a  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ) 4L%zl7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 +x9"#0|k;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 q>|[JJ*6_N  
jle%|8m&@  
t3#H@0<  
~Ri u*<  
7. 偏振敏感光栅的分析 X!#i@V  
x#j\"$dla  
 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。 ? __aVQ7  
 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) m]=oaj@9  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
Q+!0)pG5#  
8. 利用参数优化器进行优化 A M1C $  
}@:QYTBi }  
aO^:dl5  
 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。 :B*vkwT  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 \Sw+]pr~  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Z4HA94  
 #1:最佳的优化函数@193nm ra9cD"/J &  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
gP %|:"  
e:$7^Y,U/  
9. 优化@193nm %CxEZPe$  
4j=<p@  
W8G9rB|T  
 初始参数: "^9[OgE:  
 光栅高度:80nm _^6|^PT.  
 占空比:40% Gq0]m  
 参数范围: ol$2sI=.s  
 光栅高度:50nm—150nm eC>"my`  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H:q)^$s  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *?^Z)C>  
/B,:<&_-  
" K 8&{=  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 6WE&((r ^  
 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。 4#^'lKIx  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 p{ @CoOn  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 )|w*/JK\Z  
,&.W6sW  
10. 优化@193nm结果 ^w:OS5%R  
0$eyT-:d  
G3RrjWtO  
 优化结果: E /fw?7eQ  
 光栅高度:124.2nm uQGz;F x  
 占空比:31.6% Ni2]6U  
 Ex透过率:43.1% Sao>P[#x  
 偏振度:50.0 EKZ$Q4YE  
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。 H-eEhI(;O  
,M\j%3  
 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。 i(Ip(n  
 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。 HQq`pG%m6  
 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。 <,jAk4  
\\=.6cg<K  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 [RAj3Fr0  
2HcsQ*H] G  
Y)$52m5rM  
 初始参数: ZhH+D`9  
 光栅高度:80nm ~O \}/I28  
 占空比:40% !G7h9CF|{  
 参数范围: B,3 t`  
 光栅高度:50nm—150nm ($c`s8mp  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <5dH *K  
 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% JW=uK$sO  
)))2f skZ  
cL#-*_(  
 优化结果: A:/}`  
 光栅高度:101.8nm Hw Z^D= A  
 占空比:20.9% =(%*LY!Xc  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) |V lMma z  
 偏振对比度:50.0 d7E7f  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 tyB)HF  
sH%&+4!3  
12. 结论 !Q!&CG5l  
j~epbl)pC  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) ~P/]:=  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 ;d4 y{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) |"Z-7@/k$i  
 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。 ?1CJf>B>  
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