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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) 2Wr^#PY60  
@nIoIz D~  
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。 +IG=|X  
DC2[g9S>8@  
1. 线栅偏振片的原理 Hh* KcIRX  
I !O5+Er  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 - #-Bo  
2. 建模任务 lg*?w/JX+  
r\FduyOXv  
#{@qC2!2/  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 i'[! 'HY  
 偏振元件的重要特性: n2Ew0-  
 偏振对比度 $ J!PSF8PL  
 透射率 >LJ<6s[=  
 效率一致性 $>rKm  
 线格结构的应用(金属)
3zMaHh)mj  
\6%`)p  
3. 建模任务 +g_m|LF  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
^ LVKXr  
4. 建模任务:仿真参数 D7g B%  
r(JP& @  
偏振片#1: a&u!KAQ  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 JthU' "K  
 高透过率(最大化) ,@\z{}~v  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 6xx(o  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) f9vitFkb+  
偏振片#2: cJzkA^T9  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .TNGiUzG  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z:YgG.z"  
 光栅周期:100nm ^#U[v7y  
 光栅材料:钨 9K-,#a  
"G@(Cb*+T  
5. 偏振片特性 bZpx61h|  
0bteI*L  
 偏振对比度:(要求至少50:1) S84S/y  
jtgj h\Nt  
:"cKxd  
S2>$S^[U  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) MhIHfW]b  
f6 s .xQ  
nX8ulGGs  
>96+s)T%;  
6. 二维光栅结构的建模 *'@ sm*  
tTT :r),}$  
1 ]ePU8  
 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。 YKzfI9Y  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1'|gxYT  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B qLL]%F  
*:ErZ UyQM  
2Sk"S/4}Z  
j1=su~  
7. 偏振敏感光栅的分析 35L\  
T[MDjhv'  
 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。 I]BhkJ  
 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) p!DOc8a.\e  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
^fmuBe}d{  
8. 利用参数优化器进行优化 eKf5orN  
\"w+4}  
ElKMd  
 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。 p3e=~{v*  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 T8d=@8g,%  
 在该案例种,提出两个不同的目标: _%#Uh#7P$  
 #1:最佳的优化函数@193nm n%Oq"`w4  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
M*D@zb0ia  
%,e,KcP'  
9. 优化@193nm `qRyh}Ax"  
<'\!  
.o]9 HbIk5  
 初始参数: Y*IKPnPot2  
 光栅高度:80nm E<7$!P=z`  
 占空比:40% =`UFg >-  
 参数范围: kSEgq<i!  
 光栅高度:50nm—150nm ct<XKqbI  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6C/Pu!Sx?  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  VF g(:  
aU_l"+5>vq  
t+\<i8  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 A4Q{(z-?  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ta^$&$l  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ^f9@ =I  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 MhJA8| B6|  
~+V$0Q;L  
10. 优化@193nm结果 F>GPi!O  
hBV m; `  
+\?+cXSc  
 优化结果: sL ;;'S&  
 光栅高度:124.2nm zKp R:F  
 占空比:31.6% <{@D^L6h  
 Ex透过率:43.1% VTY #{  
 偏振度:50.0 vP=H 2P  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 H)CoByaj  
Yq4nmr4  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 oTx>oM,  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ?@kz`BY  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 p<?lF   
2EYWX! Bx  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 {fjBa,o #  
DLD9  
+KWO`WR  
 初始参数: C6h[L  
 光栅高度:80nm kDxI7$]E  
 占空比:40% $s-B  
 参数范围: #{#k;va  
 光栅高度:50nm—150nm Zj_2B_|WN#  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )u4=k(  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% /Ak\Q5O'3  
'-Oh$hqCx|  
ov daK"q2  
 优化结果: R%q:].  
 光栅高度:101.8nm BOP7@D  
 占空比:20.9% h7@%}<%  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) hpYv*WH:  
 偏振对比度:50.0 2aX$7E?  
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。 rixVIfVF  
BPm" )DMo  
12. 结论 +XW1,ly~  
mN.  
 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) qk>SM| {  
 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 U<>@)0~7g!  
(如Downhill-Simplex-algorithm) R3.w")6  
 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。 7oc Ng  
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