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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。 Wtc ib-  
3-{BXht)  
1. 线栅偏振片的原理 -kMw[Y  
b&&l   
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 kodd7 AD  
2. 建模任务 *?HGi>]\ |  
{>msE }L  
fPUr O  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j7kX"nz  
 偏振元件的重要特性: A`f"<W-m  
 偏振对比度 Fw\Z[nh  
 透射率 R2sG'<0B0  
 效率一致性 "}*D,[C5e  
 线格结构的应用(金属)
*0!p_Hco  
C`g "Mk8  
3. 建模任务 =N\; ?eF(  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
wPjq B{!Q  
4. 建模任务:仿真参数 Si?s69  
)PP yJ@M  
偏振片#1: 49&i];:%7%  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 m]>zdP+  
 高透过率(最大化) QTi@yT:  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) aM;SE9/U  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) VbvP!<8  
偏振片#2: _90D4kGU  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Y|fD)zG_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ]wU/yc)e  
 光栅周期:100nm $It mYj.m  
 光栅材料:钨 oR2?$KF   
fOHbgnL>  
5. 偏振片特性 W4^zKnH  
xj>P5\mW#  
 偏振对比度:(要求至少50:1) [8sYEh  
I$t8Ko._"  
h2Nt@  
y%i9 b&gDd  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) rC^ 5Z  
M0fN[!*z  
lK=Is v+  
H}F UgA;  
6. 二维光栅结构的建模 I0 ~'z f  
W-s6+ DY  
l'EO@D/M  
 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。 QX<n^W  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 r{R<J?Y  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 o{,I O!q  
A r]*?:4y[  
FE!jN-#  
MrHJ)x"hy  
7. 偏振敏感光栅的分析 6U*CR=4  
'cpm 4mT  
 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。 U3a2wK  
 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) SPb +H19;  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
mBErU6?X,A  
8. 利用参数优化器进行优化 i#*[, P~  
),p0V  
#("M4}~  
 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。 RBrb7D{  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 /&Oo)OB;  
 在该案例种,提出两个不同的目标: $M)i]ekm  
 #1:最佳的优化函数@193nm c36p+6rJk=  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
U_*, XLU  
!YAX.e  
9. 优化@193nm 0 MK}  
u?`{s88_mF  
S=r0tao,!v  
 初始参数: l{dsm1#W~  
 光栅高度:80nm 9-T<gYl  
 占空比:40% ?A|JKOst]  
 参数范围: n/5T{NfG  
 光栅高度:50nm—150nm EN2t}rua  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "KP]3EyPc  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 }"TQ\v$  
Wm6qy6HR  
oM!&S'M/  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 zfKO)Itd  
 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。 e El)wZ,A  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 F `o9GLxM}  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 -SM_JR3<  
pZ>yBY?R8>  
10. 优化@193nm结果 z+yq%O  
4tCM 2it%  
_!o8s%9be  
 优化结果: OlCqv-B2&  
 光栅高度:124.2nm vQ*[tp#qU  
 占空比:31.6% u$R5Q{H_  
 Ex透过率:43.1% s9+):,dKP  
 偏振度:50.0 Dq<la+VlO  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 + kMj|()>\  
LXo$\~M8G8  
 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。 S#M8}+ZD,  
 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。 F~6]II  
 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。 *,Bm:F<m  
m&gd<rt/  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 j<~Wp$\i7>  
f/J/tt  
>Y08/OAI.2  
 初始参数: a5#G48'X  
 光栅高度:80nm -0CBMoe  
 占空比:40% HMF2sc$N  
 参数范围: aPelt`  
 光栅高度:50nm—150nm 1k6asz^T  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;"nO'wN:h  
 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% [gBf1,bK  
!-}Q{<2@W  
&AJ bx  
 优化结果: 8S#$'2sT  
 光栅高度:101.8nm Cw(e7K7&  
 占空比:20.9% Acw`ytV  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 89:nF#  
 偏振对比度:50.0 `'s_5Ek  
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。 vSnVq>-q&  
iXm&\.%  
12. 结论 z]N#.utQ  
yb',nGl~  
 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) J`5+Zngr  
 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  <)TIj6  
(如Downhill-Simplex-algorithm) +=J $:/&U  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化,并满足独立的要求。 Xq$-&~   
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