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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。 plfz)x3  
6gakopZO  
1. 线栅偏振片的原理 .j7|;Ag  
uT]_pKm  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 3p!R4f)GN  
2. 建模任务 ?\$77k  
\jq1F9,  
Yz-b~D/=}  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 '-w G  
 偏振元件的重要特性: e yTYg  
 偏振对比度 XFK$p^qu  
 透射率 &??(EA3  
 效率一致性 Dvd.Q/f  
 线格结构的应用(金属)
,vg8iR a  
)}G HG#D{  
3. 建模任务 j?w7X?1(  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
Qg9{<0{u  
4. 建模任务:仿真参数 q;kM eE*  
4 D\_[(P  
偏振片#1: *#UDMoz<  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 -iH/~a  
 高透过率(最大化) 6_zL#7E'  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) V7rcnk#  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) \8Blq5n-O*  
偏振片#2: +#&2*nY  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 d9Rj-e1x  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 HLk}E*.mC  
 光栅周期:100nm I &{dan2  
 光栅材料:钨 }b\d CGVr  
7qL]_u[^  
5. 偏振片特性 C8&)-v|  
k(VA5upCs  
 偏振对比度:(要求至少50:1) [FyE{NfiJ%  
=9pFb!KX  
Ypv"u0  
zI7-xqZ  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 1q\U (^  
IUu[`\b=  
d54>nycU~N  
P\N`E?lJL  
6. 二维光栅结构的建模 /}M@ @W  
A|y&\~<A  
,C=Fgxw(  
 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。 ,qvz:a  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 b;x^>(It  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 W&bh&KzCW  
||Lqx#e=  
(5G^"Srw  
;! CQFJ=  
7. 偏振敏感光栅的分析 /6 P()Upe  
U.wgae].O;  
 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。 -u{k  
 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) e?Cbl'  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
:1.$7W t  
8. 利用参数优化器进行优化 ND21;  
n$b/@hp$z  
=euoSH D}  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 dAAE2}e  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 c>DAR  
 在该案例种,提出两个不同的目标: eU{=x$o6S  
 #1:最佳的优化函数@193nm t[an,3  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
t5eux&C  
vn,L),"=  
9. 优化@193nm #;^.&2Lt  
Q*KEODR8\  
oPWvZI(\&  
 初始参数: urog.Q  
 光栅高度:80nm -{L[Wt{1  
 占空比:40% 9*,5R,#  
 参数范围: >#0yd7BST  
 光栅高度:50nm—150nm {kZhje^$vi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x%x[5.CT  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 u4.-AY {  
|5![k<o#  
&:{| nDT_2  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Iqo4INGIi  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 uMqo)J@s  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <'B`b  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 k92189B9j/  
lWOB!l  
10. 优化@193nm结果 (6JD<pBm  
r}vI#;&  
WJJ!No P  
 优化结果: ]p#Zdm1EL  
 光栅高度:124.2nm GbNVcP.ocP  
 占空比:31.6% <y`yKXzBUV  
 Ex透过率:43.1% 6=  9  
 偏振度:50.0 Ye(0'*-jyc  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 Lw!@[;2  
P^1rNB  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 gk] r:p<O  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ]HCt%5  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 G m.v-T$  
BJlF@F#  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 0>.'w\,87B  
f Z\Ev%F  
%7V?7BE  
 初始参数: #UGbSOoCtn  
 光栅高度:80nm rtUd L,Hx  
 占空比:40% Z"E+ TX  
 参数范围: VDQ&Bm JE  
 光栅高度:50nm—150nm <vbk@d  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^{Mx?]z  
 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% =#>P !  
(S(=WG  
$]%k <|X  
 优化结果: Kk??}  
 光栅高度:101.8nm FiFZM  
 占空比:20.9% A 7TP1  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 0jg-]  
 偏振对比度:50.0 o]k[l ;  
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。 OGae]O<  
$x`U)pv  
12. 结论 Q0M8 }  
tc# rL   
 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) K,^b=_]  
 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 } RM?gE  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ok[R`99  
 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。 i44KTC"sB  
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