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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) x=H*"L=  
A$oYw(m#  
该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 ~@-Az([H  
e8[ *=&  
1. 线栅偏振片的原理 8IX6MfR}C  
fb#Ob0H  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 w@"|S_E  
2. 建模任务 r^@*Cir  
/,;9hx  
x3vz4m[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 CSD8?k]2  
 偏振元件的重要特性: >2wjV"W?  
 偏振对比度 }&!rIU  
 透射率 6 o+zhi;E  
 效率一致性 eF2<L[9  
 线格结构的应用(金属)
p<![JeV  
H,uOshR  
3. 建模任务 ]vlQNd?  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
aMHIOA%Kh  
4. 建模任务:仿真参数 J|I|3h<T  
C ]#R7G  
偏振片#1: W9u (  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Xu'u"amt  
 高透过率(最大化) `*~:n vU  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 7f`jl/   
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) plp).Gq  
偏振片#2: 8RocObY_W  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 P= ]ZXj[  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 5-+Y2tp}  
 光栅周期:100nm Kj-`ru  
 光栅材料:钨 2S/^"IM["  
[szwPNQ_  
5. 偏振片特性 + W +<~E  
+\{!jB*g  
 偏振对比度:(要求至少50:1) is`a_{5e=  
*D\nsJ*g  
=|jOio=s:  
m=n V$H   
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #S1)n[  
k1%Ek#5  
}b0qrr  
Oo#wPT;1^(  
6. 二维光栅结构的建模 - BocWq\  
paF2{C)4  
N/y.=]  
 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。 t%=ylEPW  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >Cf]uiR  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 RJg# A`  
QGsUG_/_P  
#_H=pNWe  
d2 d^XMe!  
7. 偏振敏感光栅的分析 KRz\ct|  
aUJ&  
 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。 b^%4_[uRu  
 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) )"q2DjfX*  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
,;{mH]"s  
8. 利用参数优化器进行优化 >u6kT\|^C  
m2 OP=z@)  
yhTe*I=Gk  
 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。 |"ck;.)  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 2Gx&ECa,  
 在该案例种,提出两个不同的目标: NW~n+uk5v  
 #1:最佳的优化函数@193nm 8IVKS>  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
6v.*%E*P  
8^HMK$  
9. 优化@193nm R (hq Ba/V  
|&C.P?q  
3L#KHTM  
 初始参数: AJq'~fC;I  
 光栅高度:80nm 4}l,|7_&I  
 占空比:40% E]+W^ VG  
 参数范围: IoA"e@~t  
 光栅高度:50nm—150nm J]Y." hi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ku\_M  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 E|ZY2&J`4  
ogPxj KSI  
psYfz)1;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 dp+wwNe  
 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。 <6Br]a60RR  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 BPC$ v\a  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 JP[BSmhAV  
.*v8*8OJ&  
10. 优化@193nm结果 WT!%FQ9  
8 v&5)0u  
)0/ D Y  
 优化结果: @aBZ|8  
 光栅高度:124.2nm Z\NC+{7k]  
 占空比:31.6% G;, 2cu K  
 Ex透过率:43.1% 0;V2>!  
 偏振度:50.0 4(o0I~hpB?  
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。 ~Fisno  
Tqm9><!r  
 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。 ?2Bp^3ytJ  
 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}bc1 _  
 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。 K\o!  
e}7qZ^  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 -6Cxz./#yS  
5$N4< Lo7  
/I: d<A  
 初始参数: +dR$;!WB3  
 光栅高度:80nm v!40>[?|p  
 占空比:40% O4( Z%YBe  
 参数范围: ?^k-)V  
 光栅高度:50nm—150nm *bwLi h!}H  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U<o,`y[Tn  
 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% b) .@ xS  
kvryDM  
i1u & -#k  
 优化结果: p`XI(NI  
 光栅高度:101.8nm H@OYtPHGR  
 占空比:20.9% :* @=px  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) \@gs8K#  
 偏振对比度:50.0 3"&6rdF\jB  
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。 j2tw`*S+  
v@< "b U  
12. 结论 AY|8wf,LS  
'J+Vw9 s7  
 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) d0IHl!X  
 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 9KD2C>d<  
(如Downhill-Simplex-algorithm) O{LWQ"@y  
 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。 Ma wio5  
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