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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。 _cJ{fYwYU  
KC]Jbm{y  
1. 线栅偏振片的原理 xUw\Y(!  
0 /kbxpih  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Eyn3Vv?v  
2. 建模任务 Lhc@*_2  
u+R?N% EKP  
:^*V[77  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 RSi0IfG5  
 偏振元件的重要特性: d,[KcX  
 偏振对比度 Xo*$|9[.  
 透射率 U'lD|R,g  
 效率一致性 ?ykZY0{B  
 线格结构的应用(金属)
B>]5/!_4  
I{AU,  
3. 建模任务 'LOqGpmVc  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
?I0 i%nH  
4. 建模任务:仿真参数 .{;!bw  
_F*w ,b$8  
偏振片#1: ,G:4H%?  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 XH2 SEeh  
 高透过率(最大化) q%'ovX(dm  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) IMR|a*=`c  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) X or ,}. w  
偏振片#2: `MwQ6%lf  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 T7T!v  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 YBCjcD[G  
 光栅周期:100nm e-')SB  
 光栅材料:钨 nSow$6T_  
'?>eW 2d  
5. 偏振片特性 Y-Ku2m  
M"vcF5q  
 偏振对比度:(要求至少50:1) &Kv evPF  
dbuOiZ  
oto od  
PVU"oz&T  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) )f!dG(\&#  
_%2Umy|  
IX*S:7S[  
Gh|!FRK[$  
6. 二维光栅结构的建模 yUSB{DLpla  
cMWO_$  
t(Zs*c(  
 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。 5>@uEebkv]  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 I:_*8el&d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `eWc p^|  
i-FUAR  
Q kZM(pG  
[4hO3):F  
7. 偏振敏感光栅的分析 /kA19E4  
; BZM~ '  
 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。 L_|uB  
 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{Z71a5  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
?R]y}6 P$  
8. 利用参数优化器进行优化 uT/B}`md  
]Z-oUO Z<k  
JZ% F  
 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。 6}T%m?/}  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 7ILa H|eN  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 9xQ 8`7  
 #1:最佳的优化函数@193nm =[K)<5,@  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
bX H^Bm  
o1WidJ"  
9. 优化@193nm qZJ*J+  
!"J#,e|  
GeaDaYh#T  
 初始参数: i5KwYoN  
 光栅高度:80nm >NRz*h#  
 占空比:40% H 1D;:n  
 参数范围: &7w>K6p  
 光栅高度:50nm—150nm d `kM0C  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ewrWSffe  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 MXF"F:-Kn  
$XQxWH|  
U('<iw,Yy  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 a9Fm Y`  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 b3b~T]]  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 q83~j `ZJ$  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 U[QD!  
OJsd[l3xR  
10. 优化@193nm结果 s!'A\nVV1$  
7_40_kwJi  
]rg+n c3  
 优化结果: N4H+_g|  
 光栅高度:124.2nm a*':W%7  
 占空比:31.6% "b>KUzuYT  
 Ex透过率:43.1% Nr24[e G>d  
 偏振度:50.0 T]6c9_  
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-S'ATZ0p  
ZSRR lkU  
 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。 !wd'::C  
 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。 VL7S7pb_  
 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&A7alw  
=kb6xmB^t  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 aw/7Z`   
f5aF6FBH  
r)p2'+}pV  
 初始参数: BY*2yp}7  
 光栅高度:80nm &QTeGn  
 占空比:40% V(2,\+t  
 参数范围: >HPvgR/#BY  
 光栅高度:50nm—150nm [2'm`tZL  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Hs%QEvZl  
 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% @?Gw|bP  
Q)Iv_N/  
[vWkAJ'K  
 优化结果: ojx'g8yO  
 光栅高度:101.8nm }r}RRd  
 占空比:20.9% r]8x;v1  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) zr.+'  
 偏振对比度:50.0 Ug7`ez4vw  
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。 #Pu@Wx  
*:\:5*SY  
12. 结论 DB`$Ru@  
DD!MGf/  
 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) *p&^!ct  
 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 f v E+.{  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _ }E-~I>  
 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。 Q(|PZn g  
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