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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。 W6T&hB  
O:)IRB3  
1. 线栅偏振片的原理 HqBPY[;s  
(Y)h+}n5N  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 j!\0Fyr  
2. 建模任务 sCQup^\  
%ZyPK,("  
:$aW@?zAY  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 S(i(1Hs.  
 偏振元件的重要特性: |sa7Y_  
 偏振对比度 C4tl4df9  
 透射率 e,&%Z  
 效率一致性 7V (7JV<>  
 线格结构的应用(金属)
(dF;Gcw+  
g{hA,-3  
3. 建模任务 }dJ ~Iy  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
G3+a+=e  
4. 建模任务:仿真参数 5R`6zhf  
\STvBI?  
偏振片#1: v6?\65w,|  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 OeGuq.> w  
 高透过率(最大化) xm5FQ) T  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 2bnIT>(  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ~#_$?_/(  
偏振片#2: .oj"ru  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 KHz838C]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Xl6ZV,1=n7  
 光栅周期:100nm Z4ov  
 光栅材料:钨 ,7jiHF  
&W+G{W{3  
5. 偏振片特性 /%9p9$kFot  
ptyDv  
 偏振对比度:(要求至少50:1)  jnzz~:  
s4`*0_n  
HcVs(]tIW  
9c}]:3#XO  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) b[o"Uq@8?  
>ha Ixs`9  
s*/ G- lY  
.N5R?fmD  
6. 二维光栅结构的建模 zRoEx1  
PB<Sc>{U  
iH}rI'U.  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ZX6=D>)u  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 q\ y#  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T>Rf?%o  
ajW$d!  
FJ,\?ooGf  
?Wz(f{Hm  
7. 偏振敏感光栅的分析 H&=4y) /.  
2a(yR >#  
 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。 VE"0 VB.  
 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) `) !2E6 =  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
9g5{3N3  
8. 利用参数优化器进行优化 YSz$` 7i  
p9}c6{Wp  
_E<O+leWf  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 u:H 3.5)%  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 VmH_0IM^6  
 在该案例种,提出两个不同的目标: aco}pXz  
 #1:最佳的优化函数@193nm lyH X#]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
QRZTT qG  
RQ)!KlY  
9. 优化@193nm 2\CkX  
aU]O$Pg{  
:f !=_^}  
 初始参数: J(&M<<%  
 光栅高度:80nm >;&V~q:di  
 占空比:40% S}p&\w H  
 参数范围: 031.u<_  
 光栅高度:50nm—150nm e5>5/l]jsg  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) # /,2MQ  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 C|~JPcl  
ZJI1NCBZ  
Rw ao5l=x  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 N" Jtg@w  
 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。 wI]R+.  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 z2nUul(2  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Rr;LV<q+  
{cyo0-9nv  
10. 优化@193nm结果 $L&9x3+?Kg  
Dss/>! mN  
^I0GZG  
 优化结果: Fb{`a[&  
 光栅高度:124.2nm "J[i=~(  
 占空比:31.6% 5)>ZO)F&  
 Ex透过率:43.1% ug6f   
 偏振度:50.0 WP@JrnxO\`  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 ?m9UhLeaS=  
C`th^dqBV  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Rqb{)L X*  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 hA1gkEM2o  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 x+*L5$;h  
Uygw*+  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 n"<GJ.{  
y%IG:kZ,  
%X9:R'~sP  
 初始参数: Xx y Bg!R  
 光栅高度:80nm C@UJOB  
 占空比:40% JX\T {\m#  
 参数范围: LcpyW=)}"V  
 光栅高度:50nm—150nm 4<3?al&  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z*vpQBbu  
 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% (9YYv+GGd*  
(4{ C7  
pT ocqJ22  
 优化结果: msqxPC^I  
 光栅高度:101.8nm =@1R ozt  
 占空比:20.9% Z*)y.i`  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ]lB3qEn<  
 偏振对比度:50.0 1hMX(N&|  
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。 u .pKK  
1W}nYU  
12. 结论 /:Z~"Q*r  
&8X .!r`f  
 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) y[^k*,= 9  
 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 6Bq~\b^  
(如Downhill-Simplex-algorithm) "3Xv%U9@  
 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。 =mi:<q  
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