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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。 D^yZ!}Kl  
+kP)T(6  
1. 线栅偏振片的原理 CMB:%  
3[B*l@}j  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 P +ONQN|  
2. 建模任务 ivYHq#b59  
3`uv/O2~i  
3/>T/To&2  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8,=N~(pd`  
 偏振元件的重要特性: jq:FDyOAW  
 偏振对比度 2a8ZU{wjn  
 透射率 .lAqD-  
 效率一致性 eQ`TW'[9_6  
 线格结构的应用(金属)
fgIzT!fyz  
1wP#?p)c  
3. 建模任务 l5_RG,O0A  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
Tj7OV}:  
4. 建模任务:仿真参数 S L<P`H|  
Wew'bj  
偏振片#1: s kC*  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 o7 ^t- L  
 高透过率(最大化) j oDY   
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ;U=IbK*  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段)  Aq674   
偏振片#2: oE \Cwd  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 R#gt~]x6k  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 aNLRUdc.  
 光栅周期:100nm ^0vK >  
 光栅材料:钨 Xu\FcQ{  
8oiO:lyLSt  
5. 偏振片特性 *"Yz"PK  
{:BAh 5e|  
 偏振对比度:(要求至少50:1) cdiDfiE  
TbX#K:l  
qn) VKx=  
"[M,PI!B  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) H8.Aq\2S  
ZGO% lkZ.  
1bjhEO W  
?# ~3%$>  
6. 二维光栅结构的建模 I/4:SNha  
Lt`d {s  
f$#--*  
 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。 F]o&m::/K  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 y"zgpqJ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zURxXo/\V  
Xq:jp+WSG  
#-vuY#gs  
,dn6z#pb+  
7. 偏振敏感光栅的分析 u&{}hv&FY  
YZ>L\  
 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。 (ndXz  
 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) "<['W(  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
BkywYCWZ )  
8. 利用参数优化器进行优化 S:!gj2q9|  
3j<:g%5  
1eQfc{[g  
 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。 u\-WArntc  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 aY`qbJy  
 在该案例种,提出两个不同的目标: H'2&3v  
 #1:最佳的优化函数@193nm o[Ojl .r<  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
J)(KGdk  
zgre&BV0q  
9. 优化@193nm \"r84@<  
)}ygzKEa  
2?vjj:P+h  
 初始参数: NQB a+N  
 光栅高度:80nm t~_j+k0K#  
 占空比:40% ;QYUiR  
 参数范围: dL{zU4iUR  
 光栅高度:50nm—150nm BpL7s ej7  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /mS|Byx  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 4}0DEH.Vx  
GD*rTtDWn  
JH3$G,:zM  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 f@JMDJ  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 A'A5.\UN  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 IQz"FH?  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 73/DOF  
cD^`dn%$  
10. 优化@193nm结果 ZiR },F/  
K|n%8hRy  
f3r\X  
 优化结果: ]0[Gc \h}  
 光栅高度:124.2nm B=<>OYH  
 占空比:31.6% 9)c{L<o}T  
 Ex透过率:43.1% >WYiOXYv  
 偏振度:50.0 p2m@0ou  
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。 |l\!  
5(9SIj^O  
 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。 kSL7WQe?j  
 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。 kHWW\?O  
 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。 l]g /rs  
 +\Hh|Uz5  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 7hV9nuW  
-4 *94<  
&# [w*t(A  
 初始参数: 1gK<dg  
 光栅高度:80nm ]81t~t9LQ  
 占空比:40% V(gmC%6%l*  
 参数范围: ,\){-H/n  
 光栅高度:50nm—150nm 5OJ8o>BF  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /z=xEnU#  
 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%  w^Mj[v#  
3/?^d;=  
y nue;*rM  
 优化结果: c >O>|*I  
 光栅高度:101.8nm _cRCG1CJ  
 占空比:20.9% j\I{pW-  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) a*hWODYn  
 偏振对比度:50.0 c[IT?6J4  
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。 %yyvB5Y^  
Ym% $!#  
12. 结论 `j#zwgUs  
pA%}CmrMq  
 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+ ,p=  
 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[7iWBqJ  
(如Downhill-Simplex-algorithm) L'Yg$9Vz  
 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。 5SB!)F]   
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