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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) DEW;0ic  
&fW'_,-  
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。 rV fZ_\|  
Ce/D[%  
1. 线栅偏振片的原理 2 b80b50  
c"diNbm[  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 +xS<^;   
2. 建模任务 [ D"5@  
? =I']$MH  
~(`&hYE  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 XzBlT( `w  
 偏振元件的重要特性: i1 c[Gk.o  
 偏振对比度 n)PqA*  
 透射率 G2&,R{L6w  
 效率一致性 48_( 'z*>  
 线格结构的应用(金属)
zeD=-3  
K!8l!FFl  
3. 建模任务 nG%<n  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
SB`xr!~A]  
4. 建模任务:仿真参数 K7t_Q8  
E.,  
偏振片#1: .I]EP-  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 JfRLqA/  
 高透过率(最大化) _ BoA&Ism  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 9&zQ 5L>  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段)  i (`Q{l  
偏振片#2: C@g/{?\  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ,n`S ,  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 x *a_43`  
 光栅周期:100nm ^iWJqpLe  
 光栅材料:钨 -EE}HUP)  
]GDjR'[z  
5. 偏振片特性 c`/kx  
%' /^[j#  
 偏振对比度:(要求至少50:1) y Z)-=H  
J&bMox  
)d>Dcne  
8gG;A8  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =7EkN% V:{  
z'*{V\  
j Y(|z*|  
7=s7dYlu  
6. 二维光栅结构的建模 8@ f+?g*i  
$wbIe"|  
!b$]D?=}  
 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。 wRZS+^hx  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >vXS6`;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Wiyiq )^  
q. j$]?PQ  
u4'B  
1@9M[_<n5  
7. 偏振敏感光栅的分析 6n;? :./  
D~M*]&  
 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。 `XM0Mm%  
 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) -j@IDd7  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
3S1{r )[j  
8. 利用参数优化器进行优化 {Es1bO  
1kD1$5  
T-]UAN"O  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 cC]]H&'Hg+  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 +O)ZB$w4  
 在该案例种,提出两个不同的目标: PS0/O k  
 #1:最佳的优化函数@193nm .HRd6O;  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
7I*rtc&Kb  
bP,Ka  
9. 优化@193nm KUC%Da3  
deJ/3\t  
h>p,r\X  
 初始参数: )\7Cp-E-W  
 光栅高度:80nm 9< S  
 占空比:40% b`ksTO`}x  
 参数范围: u68ic1  
 光栅高度:50nm—150nm FEX67A8 /;  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )|#ExyRO  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1~j,A[&|<  
Wys$#pJ  
N`qGwNT%G  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 PZ#aq~>w  
 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。 G_5w5dbG  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {bG.X?b  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 D |fo:Xp,  
K92M9=>  
10. 优化@193nm结果 P@x@5uC2  
,b?G]WQrHs  
iRqLLMrn  
 优化结果: n57mh5mixM  
 光栅高度:124.2nm WI.+9$1:P  
 占空比:31.6% 02)Ybp6y  
 Ex透过率:43.1% Ga V OMT  
 偏振度:50.0 6j!a*u:}"  
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。 j^eM i  
"{3MXAFe  
 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。 /<dl"PWkJv  
 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。 OAEa+V  
 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。 b,'rz04^  
y)TBg8Q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 LX #.  
XpA|<s  
#-{ljjMQI  
 初始参数: W)Y:2P<.  
 光栅高度:80nm )bpdj,  
 占空比:40% J7~Kjl  
 参数范围: 1F+nWc2b  
 光栅高度:50nm—150nm Q5IN1 ^=HF  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &(jt|?{  
 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% Zm(}~C29  
}:1qK67S  
5d}bl{  
 优化结果: i98PlAq)B  
 光栅高度:101.8nm $-6[9d-N  
 占空比:20.9% 7t78=wpLc  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) q!q=axfMD  
 偏振对比度:50.0 AboRuHQ  
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。 E~8J<g E  
n@S|^cH  
12. 结论 ZW 5FL-I  
52F3r:Rk  
 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) L:jv%;DM  
 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 @v.?z2h  
(如Downhill-Simplex-algorithm) W;U<,g '  
 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。 h(^[WSa  
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