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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。 nv WTx4oy  
/0|niiI  
1. 线栅偏振片的原理 2I!STP{!l  
Al?LO;$Pa?  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 eM)E3~K:2  
2. 建模任务 HA}pr6Z  
]KX _a1e  
"]BefvE  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 " bHeNWZ  
 偏振元件的重要特性: cp|&&q  
 偏振对比度 JDO5eEwj  
 透射率 W?W vT` T{  
 效率一致性 ]V9z)uz  
 线格结构的应用(金属)
J:M)gh~#  
~r~~0|=  
3. 建模任务 }@Mx@ S  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
:Uu Py|>  
4. 建模任务:仿真参数 gR `:)>  
G$\2@RT9[  
偏振片#1: Ve<3XRq|8  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %\=oy=f  
 高透过率(最大化) p_hljgOV  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) s }P-4Sg  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ?H9F"B$a  
偏振片#2: ag6hhkj A  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ZB-+ bY  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 2i);2>HLG  
 光栅周期:100nm g*9jPwdG  
 光栅材料:钨 5[WhjTo  
B7Um G)C  
5. 偏振片特性  )]2yTG[  
G>hmVd  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 5BKmp-m  
[,_M@g3  
}K=T B}yY  
/Cd`h ;#@  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,j~ R ^j  
? C2 bA5 M  
_q([k_4h  
)=\W sQ  
6. 二维光栅结构的建模 ^iJMUV|  
eK"B.q7  
06bl$%  
 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。 [woR9azC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 g0.D36  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 \K 01 F  
@URLFMFi  
;K?fAspSH  
w $7J)ngA9  
7. 偏振敏感光栅的分析 =+gp~RR,  
WG 9f>kE  
 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。 ak50]KYo  
 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) . FT*K[+ih  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
9E _C u2B  
8. 利用参数优化器进行优化 EmNB}\IYU  
R<mLG $  
]>@; 2%YvY  
 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。 <p(&8P  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 vCwDE~  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 9frx60  
 #1:最佳的优化函数@193nm 0_bt*.w I+  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
@18@[ :d"  
dJ`Fvj  
9. 优化@193nm |0w'+HaE~N  
] K7>R0  
HSx~Fs^J  
 初始参数: @M4~,O6-  
 光栅高度:80nm s<qSelj  
 占空比:40% CGg:e:4  
 参数范围: =!xeki]|9  
 光栅高度:50nm—150nm XzQ=8r>l  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :EyH'v  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #ITx[X89|  
fD q, )~D  
lg;Y}?P  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。  Xvs{2  
 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。 [p@NzS/  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 S$]:3  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 w0~iGr}P  
CzzG  
10. 优化@193nm结果 5S7`gN.  
iyOd&|.  
xpyb&A  
 优化结果: "<6pp4*I  
 光栅高度:124.2nm iCN@G&rVw  
 占空比:31.6% $E|W|4N  
 Ex透过率:43.1% <-Q0WP_^  
 偏振度:50.0 s~/]nz]"J  
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。 p%IR4f  
|f8by\Q86=  
 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。 [CPZj*|b  
 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。 sNvT0  
 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。 RYE::[O7  
joDfvY*[  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 `P/*x[?  
j`BF k>  
Hh;w\)/%j  
 初始参数: W~k!qy `  
 光栅高度:80nm ^&&dO*0{  
 占空比:40% DHt 8 f  
 参数范围: wt2S[:!p  
 光栅高度:50nm—150nm ErESk"2t  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @+1E|4L1vf  
 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% 9b]U&A$  
kTi QO2H  
}C*o;'o5G  
 优化结果: *, *"G?  
 光栅高度:101.8nm 10#!{].#x  
 占空比:20.9% ,zXL8T  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 9^a>U(,  
 偏振对比度:50.0 7v,>sX  
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。 =_":Z!_  
:VN<,1s9p^  
12. 结论 `zzX2R Je  
lR.a3.~  
 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) =~=/ dq  
 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 1r~lh#_8  
(如Downhill-Simplex-algorithm) =AD/5E,3  
 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。 )sV# b  
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