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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。 CwJDmz\tk  
~g7l8H67  
1. 线栅偏振片的原理 i>_u_)-  
5 Qoew9rA  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 y?SyInt  
2. 建模任务 WF\)fc#;_o  
&* E+N[  
4l&g6YneX  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1[ ]&(Pa  
 偏振元件的重要特性: FCkf#  
 偏振对比度 b]a@  
 透射率 &)oOeRwi].  
 效率一致性 BW,mwq  
 线格结构的应用(金属)
+<prgP`v  
D13Rx 6b  
3. 建模任务 ^V %rag  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
q:<{% U$  
4. 建模任务:仿真参数 4Bl{WyMJ|  
*:O.97q@h  
偏振片#1: iX\W;V  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 t^ZV|s 1  
 高透过率(最大化) W0=O+0$^  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) {vo +gRYYv  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) Ssk}e=]  
偏振片#2: sN("+ sZ.n  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 .I@CS>j  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 dik9 >*"|o  
 光栅周期:100nm j w* IO  
 光栅材料:钨 DI;DECQl$  
cT\I[9! )  
5. 偏振片特性 6; Y0a4Ax  
Pf F=m'  
 偏振对比度:(要求至少50:1) )a3IQrf=  
76vy5R(.  
<9sO  
Er k?}E  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $3,ryXp7  
Va$Pi19 O  
``A 0WN  
` gW<M  
6. 二维光栅结构的建模 Jl "mL  
H_?o-L?+  
B>Wu;a.:L  
 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。 .`CZUKG  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 YJ:3!B>Zo  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 .ZMW>U>  
CDi<< ,  
[&*6_q"V  
C%~a`e|/Y  
7. 偏振敏感光栅的分析 >E,U>@+  
.qA{xbu  
 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。 GjB]KA^  
 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) +\"-P72vjk  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
gKg-O  
8. 利用参数优化器进行优化 wC-Rr^q  
;#MB7A  
3 DaQo0N  
 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。 N S#TW  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 iE.-FZc  
 在该案例种,提出两个不同的目标: na^sBq?\  
 #1:最佳的优化函数@193nm V Yw%01#  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
_owjTo}  
`c+/q2M  
9. 优化@193nm \(p{t  
{RB-lfrWs  
.qob_dRA  
 初始参数: -|Kzo_" v5  
 光栅高度:80nm _ IeU+tS  
 占空比:40% gw _$  
 参数范围: Z2"? &pKV  
 光栅高度:50nm—150nm gh6d&ucQ^  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &:=$wc  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 8j1ekv  
(5^ZlOk3  
u-"c0@  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 B}d.#G+_$x  
 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。 \M]-bw`  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 w{ `|N$  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 S=3^Q;V/1  
6b~28  
10. 优化@193nm结果 }1-I[q6  
[0[M'![8M  
-RJE6~>'\  
 优化结果: m=qOg>k  
 光栅高度:124.2nm KjB/.4lLq  
 占空比:31.6% 4e9q`~ sO  
 Ex透过率:43.1% ]IJv-(  
 偏振度:50.0 bzi|s5!'<  
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。 9j*0D("  
5jq=_mHt  
 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 t#,]]  
 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。 ~YCuO0t  
 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。 Mp\<cE  
^%y`u1ab  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 >uJ/TQU  
;1DdjETr  
G[idN3+#  
 初始参数: 7 gB{In0  
 光栅高度:80nm 6g>)6ux>aV  
 占空比:40% q;AT>" =)  
 参数范围: *Dr5O9Y  
 光栅高度:50nm—150nm "Mmf6hu  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OuIv e>8  
 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% 5|$a =UIR  
9h(IUD{8  
Gt/4F-Gn  
 优化结果: j?n+>/sG,  
 光栅高度:101.8nm YnV/M,U  
 占空比:20.9% 3}&ZOO   
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) -T/W:-M(  
 偏振对比度:50.0 8(X0 :  
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。 IPA*-I57  
!D.0 (J  
12. 结论 |kiJ}oy  
o4=Yu7L  
 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) FquFRx  
 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 L&Qi@D0P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) %Ny) ?B  
 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。 `{FwTZ=6{  
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