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infotek 2023-04-20 08:34

紫外光栅偏振片的参数优化

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。 q3R?8Mb  
2:& [r*  
1. 线栅偏振片的原理 J2~oIe2!+  
p=8?hI/bim  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 o9uir"=  
2. 建模任务 [\e2 ID;  
eLAhfG  
'; Z!(r  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j /=4f�  
 偏振元件的重要特性: ^{Y9!R*9U*  
 偏振对比度 *^P$^lm?S  
 透射率 Q@/358.LA  
 效率一致性 5A=FEg  
 线格结构的应用(金属)
Qape DU;  
+cnBEv~y  
3. 建模任务 p-o!K\o-1  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
4Fpu68y  
4. 建模任务:仿真参数 'w5g s}1D  
Y:} !W  
偏振片#1: "kT?9&  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 EAM2t|M G.  
 高透过率(最大化) w(Hio-l=  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) <v =T31aS  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) B7!dp`rPp  
偏振片#2: Bys_8x}  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l TRQ/B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Z>zW83a  
 光栅周期:100nm J  4OgV?  
 光栅材料:钨 ;J3 (EB  
oaJnLd90W  
5. 偏振片特性 c/G]r|k  
}hv" ku6!  
 偏振对比度:(要求至少50:1) e[a?5,s2  
dLn Md0  
qKd&d  
,HLgb}~  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) IDpW5Dc  
78 W&  
m@){@i2.  
d2e4=/ A%  
6. 二维光栅结构的建模 Cs ND:m  
+kK6G#c  
vCh/%7+  
 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。 u9}k^W)E  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Hs~u&c  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 #n8jn#  
_ X* A  
D~s TQfWr  
`Mp-4)mn  
7. 偏振敏感光栅的分析 hqKftk)+  
H_CX5=Nq^  
 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>`!W|=_  
 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) qJZ5w }  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
 )6 _+  
8. 利用参数优化器进行优化 r g$2)z1  
*To 5\|  
7FiQTS B:  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 i #%17}  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 N=oWIK<;-  
 在该案例种,提出两个不同的目标: _v9P0W^.7  
 #1:最佳的优化函数@193nm igD,|YSK`z  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
\Y{^Q7!>:8  
=7U_ jDME  
9. 优化@193nm D!oELZ3  
#K3`$^0 s  
ny]R,D0  
 初始参数: cj!Ew}o40D  
 光栅高度:80nm PnKgUJoa0  
 占空比:40% e5 ?;{H  
 参数范围: wA#w] 8SM  
 光栅高度:50nm—150nm `IQ76Xl  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) XOe8(cXa9  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8sG0HI$f+  
W_E0+  
:6*FnKD  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 [;F%6MPK^  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 z[I3k  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 kq SpZoV0'  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 i.e1?Zk1  
jd]YKaI  
10. 优化@193nm结果 `bJ+r)+5  
.cV<(J 5o  
cq=ker zQ  
 优化结果: Jmp%%^  
 光栅高度:124.2nm O7_u9lz2  
 占空比:31.6% \NEXtr`Th  
 Ex透过率:43.1%  J(  
 偏振度:50.0 i'$V'x'k  
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。 V u/{Hr  
B3lP#ckh  
 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。 Sl8A=Ez  
 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。 /2!Wy6 p  
 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-$5H~(PZ  
\!erP!$x .  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ?4kM5NtP  
Y'YvVI  
.^fVm  
 初始参数: W]]@pbG"H\  
 光栅高度:80nm W?n)IBj8  
 占空比:40% b6FC  
 参数范围: q;^Q1[Ari  
 光栅高度:50nm—150nm {*Ag[HS0u  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) e-Xr^@M*Q  
 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% Lad8C  
&.zG?e.  
J\kGD  
 优化结果: _NfdJ=[Xh  
 光栅高度:101.8nm Y-Zw'  
 占空比:20.9% O M]d}}=Y  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 5@YrtZI  
 偏振对比度:50.0 oV)#s!  
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。 )<?^~"h  
g69^D  
12. 结论 %yj z@  
xp!M A  
 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) yh  
 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 \i*QKV<  
(如Downhill-Simplex-algorithm) e;M#MkP7  
 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。 WRa4g  
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