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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) 1qe^rz|  
gj,J3x4TK/  
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。 :5{@*  
i q:Q$z&  
1. 线栅偏振片的原理 +~ Ay h[V  
~+egu89'TU  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 QCfpDE}  
2. 建模任务 pHB35=p28  
oQnk+>}%  
Zw][c7%  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ('q vYQ  
 偏振元件的重要特性: Lu39eO6  
 偏振对比度 V55J[s*6!  
 透射率 c dbSv=r  
 效率一致性 bxSKe6l  
 线格结构的应用(金属)
7&1~O#  
aSkx#mV  
3. 建模任务 Cw&D}  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
8]":[s6x  
4. 建模任务:仿真参数 kdh9ftm*\  
qmeml_(W  
偏振片#1: gQ=POJ=G  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 36x:(-GFq  
 高透过率(最大化) 7E3SvC|M  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Rgfhs[Z  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) s.^9HuM  
偏振片#2: zk'K.! `^  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 :LiDJF  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 | 58 !A]  
 光栅周期:100nm &^n> ZY,  
 光栅材料:钨 p?$G>nkdq  
PT#eXS9_  
5. 偏振片特性 ~]W[ {3 ;  
Dbdzb m7  
 偏振对比度:(要求至少50:1) (:-Jl"&R@  
aXbNDj ][  
2\63&C^  
]vQ?]d?>a  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 3V Mh)  
=ym  
L> Oy7w)Y  
" Z2Tc)  
6. 二维光栅结构的建模 |@ZqwC=  
^jha:d  
g"]<J &  
 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。 .pIR/2U\F  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :#w+?LA*  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 3Wb2p'V7$?  
*$L z2 ]  
|3, yq^2  
,t%CK!8  
7. 偏振敏感光栅的分析 Vv]$\`d#  
WiNr866nB  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 m c\ C  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) J7ktfyQ0W  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
,.oa,sku  
8. 利用参数优化器进行优化 jj3Pf>D+k  
Y$x"4=~  
y Tw',N{  
 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。 4aN+}TkH@G  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 [T4 pgt'H  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Ep<!zO|  
 #1:最佳的优化函数@193nm <+\k&W&Y|y  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
p fL2v,]g  
b ~/Wnp5  
9. 优化@193nm mX@j  
oE!hF}O  
 nOoKGT  
 初始参数: W1?!iE~tO  
 光栅高度:80nm gHvW e  
 占空比:40% abICoP1zQ  
 参数范围: "J P{Q  
 光栅高度:50nm—150nm $-$5ta{s  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L2CW'Hd  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 tg7C;rJ  
-_2Dy1  
qSEB}1  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 M)"]$TM  
 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。 AZxrJ2G  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 5;F P.{+  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Y_[g_  
h4Xc Kv+  
10. 优化@193nm结果 ;23=p=/h  
3VcT7y*{P  
*CeQY M  
 优化结果: j6tP)f^tD  
 光栅高度:124.2nm 1Q&cVxA"\  
 占空比:31.6% 0W~.WkD  
 Ex透过率:43.1% H\)gE>  
 偏振度:50.0 d[Rb:Y w  
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。 20rN,@2<  
FNz84qVIx'  
 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。 *>e~_{F  
 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。 cP*c(k~N  
 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。 rD0k%-{{  
gI)w^7Gi  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 j';n8|Y9  
cy1\u2x_`  
o-SRSu  
 初始参数: Y*Y&)k6 t  
 光栅高度:80nm 'rS'B.D  
 占空比:40% )UR1E?'  
 参数范围: R'G'&H{N  
 光栅高度:50nm—150nm C0\%QXu  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) _/|8%])  
 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% ':,>eL#+uV  
\HCOR, `T  
'Z\{D*=V8  
 优化结果: *Jb_=j*)  
 光栅高度:101.8nm oz%h)#;  
 占空比:20.9% 7 ,$axvLw  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) {hxW,mmA  
 偏振对比度:50.0 1 h<fJzh  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 azvDvEWCQZ  
yrO?Np  
12. 结论 XDHLEG-u(  
clHM8$  
 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) mH'\:oN  
 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 NtHbwU,  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (.PmDBW  
 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=hoV5d@  
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