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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。 (@9-"W  
D1a4+AyI  
1. 线栅偏振片的原理 %qhaVM$]  
 :n4x}%  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 FE.:h'^h  
2. 建模任务 <T>f@Dn,  
AmHIG_'  
 LvaF4Y2v  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Qpc>5p![3  
 偏振元件的重要特性: $I%]jAh6  
 偏振对比度 xe' *%3-v)  
 透射率 %!RQ:?=  
 效率一致性 f QdQ[  
 线格结构的应用(金属)
q.4DwY5 L  
GzX@Av$  
3. 建模任务 ~?FKww|_*J  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
BH^q.p_#>X  
4. 建模任务:仿真参数 1?;s!6=  
0FBifK  
偏振片#1: nBd;d}LD  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 hO8B]4=&*  
 高透过率(最大化) AiuF3`Xa  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 4U3T..wA  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) B(hNBq7  
偏振片#2: SrxX-Hir  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 6aL`^^  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a[!':-R`s  
 光栅周期:100nm ^B<jMt  
 光栅材料:钨 6k-]2,\#  
8@!SM  
5. 偏振片特性 2B|3`trY4x  
'` n\YO.N  
 偏振对比度:(要求至少50:1) f-PDgs   
LS;kq',  
zT@vji%Y  
LYT0 XB)A  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) "dIoIW  
iVA_a8}  
1mf_1spB  
9E+^FZe  
6. 二维光栅结构的建模 ,+XQ!y%  
1cPi>?R:  
% tpjy,  
 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。 ?U&onGy  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 bR.T94-8y  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 vg<_U&N=-r  
<=p"c k@  
0@2%pIq\  
s f%=q$z  
7. 偏振敏感光栅的分析 H&I 0\upd  
rz4S"4  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 7l?-2I'c  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) W /IyF){  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
"p<f#s}  
8. 利用参数优化器进行优化 3N?uY2  
mIOx)`$  
Mv_4*xVc  
 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。 8YCtU9D  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 [qc90)^Q,  
 在该案例种,提出两个不同的目标: >LLFe~9`g  
 #1:最佳的优化函数@193nm avdi9!J2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
OA[w|Tt  
7p|Pv;wp|  
9. 优化@193nm ~s+\Y/@A  
kIQMIL0+  
T. {P}#'|  
 初始参数: [mX\Q`)QP  
 光栅高度:80nm Fm:Ri$iT  
 占空比:40% 97Whn*  
 参数范围: U<Ag=vsZE  
 光栅高度:50nm—150nm =>&d[G[m!  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) jQc$>M<"o  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 o d!TwGX  
RE*;nSVFt  
LFtnSB8  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 (Ys 0|I3  
 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。 [(]uin+9Q  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Yf|+p65g  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 &r jMGk"&  
lBl`R|Gt  
10. 优化@193nm结果 ZM0vB% M|  
IpHGit28  
PE-Vx RN)  
 优化结果: sOv:/'  
 光栅高度:124.2nm [i\K#O +f  
 占空比:31.6% p9fx~[_5/  
 Ex透过率:43.1% $5(co)C  
 偏振度:50.0 ge*f<#|0U-  
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。 1Z|q0-Dw0  
k]w;(<  
 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。 ^k/@y@%  
 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。 ~ #Vrf0w/  
 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。 V4iN2  
</Ja@%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 bvi Y.G3  
\vsfY   
uK1DC i  
 初始参数: <t\!g  
 光栅高度:80nm kect)=T(  
 占空比:40% !np-Jmi  
 参数范围: vT)FLhH6*  
 光栅高度:50nm—150nm WQK ~;GV-  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) J.35Ad1hM  
 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% ;5M I8  
22(7rUkI  
6;Wns'  
 优化结果: CN+[|Mz*p  
 光栅高度:101.8nm M:rE^El  
 占空比:20.9% %xPJJ $P  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 67?O}~jbG  
 偏振对比度:50.0 6C7|e00v  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 `B-jwVrN(  
A63=$  
12. 结论 2Jm#3zFYz3  
dv1Y2[  
 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) 0QcC5y;  
 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 t}w<xe  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Qv~lH&jG  
 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。 QbrR=[8b  
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