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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。 (UF!Zb]{  
V]]qu:Mh8  
1. 线栅偏振片的原理 /6?plt&CA  
FIjET1{  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 C._sgO  
2. 建模任务 Z0eBx  
*Zi%Q[0Me  
Pm^N0L9?q  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 i)L:VkN  
 偏振元件的重要特性: />Vx*^u8Hz  
 偏振对比度 D:E~yh)$-  
 透射率 r^t{Ii ~  
 效率一致性 CS\tCw\Y  
 线格结构的应用(金属)
kI 3zYD^:  
$Je"z]cy-  
3. 建模任务 Qe$>Jv5  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
\83A|+k  
4. 建模任务:仿真参数 8 tygs  
?=!XhU .  
偏振片#1: y8vH?^:%<  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Kk>qgi$  
 高透过率(最大化) n u8j_grW  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) +.]}f}Y  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) {7Avba  
偏振片#2: %Z[/U  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 &}0wzcMg  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 0@K:Tq-mF  
 光栅周期:100nm [4Faq3T"  
 光栅材料:钨 _P<lG[V  
'ZH<g8:=@  
5. 偏振片特性 Tn0l|GRuZA  
%lJiM`a  
 偏振对比度:(要求至少50:1) BZ+ mO  
Hu9R.[u  
C cr+SR2  
@zynqh  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~}IvY?! ;  
C^ " Hj  
y)/$ge _U  
< mK  
6. 二维光栅结构的建模 *:T>~ilF  
Flujwh@rg  
gZ"{{#:}  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 boF4d'g"  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 sRyw\v-=P  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 o`K^Wy~+k#  
U aj`  
Cre0e$ a  
K-EI?6`xM  
7. 偏振敏感光栅的分析 !+A"Lej  
;2Ad])  
 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。 SZ2q}[o`R  
 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) 380->  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
;WS7.  
8. 利用参数优化器进行优化 OgXZ-<'  
rF'^w56  
{1@4}R4  
 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。 # HM\ a  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 OHP3T(Q5  
 在该案例种,提出两个不同的目标: KBr5bcm4u  
 #1:最佳的优化函数@193nm Kcw1uLb  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
e.}3OK  
7c29Ua~[  
9. 优化@193nm hdf8U  
{"0TO|%x  
}&(E#*>x  
 初始参数: Q}Ze-JIL$  
 光栅高度:80nm .hQ3A"  
 占空比:40% HhWwc#B  
 参数范围: 2-6.r_  
 光栅高度:50nm—150nm \ L9?69B~  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /h7>Z9T  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 5"}y\  
 &6\r  
?79SPp)oo  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 =MJ-s;raq  
 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。 B;z>Dd,Y_x  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Lz9$,Y[  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 vNC$f(cQ  
[>$\s=` h  
10. 优化@193nm结果 E?Qz/*'zv  
Ko$ $dkSE  
C,|nmlDN  
 优化结果: sd]54&3A  
 光栅高度:124.2nm ^I(oy.6?=p  
 占空比:31.6% ]^*_F  
 Ex透过率:43.1% NIGB[2V(  
 偏振度:50.0 `'xQ6Sy  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 3R<ME c  
p|h.@do4   
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 VQy 9Y  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ;#Jq$v)D  
 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。 Gg=aK~q6  
N+\oFbE  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ch0oFc$  
xta}4:d-Y  
!paN`Fz\a  
 初始参数: m4P hn~>Gg  
 光栅高度:80nm 6\,DnO   
 占空比:40% c y=I0  
 参数范围: pBSq%Hy:  
 光栅高度:50nm—150nm f$1Gu  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) --in+  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% Y|%anTP  
OwG6i|q  
&Pu+(~'Q  
 优化结果: :`+|'*b(A  
 光栅高度:101.8nm |MTpU@`p5  
 占空比:20.9% 1.Haf  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) L!bfh`  
 偏振对比度:50.0 qpb/g6g  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 M|/oFV  
42b.7E  
12. 结论 snXB`U C  
`Mg8]H~  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) u iBl#J Q  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 - *:p.(c  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ?!bd!:(N  
 通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化,并满足独立的要求。  FovE$Dj]  
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