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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。 c}OveR$'&  
l,Q`;v5|  
1. 线栅偏振片的原理 BKTTta1mY  
+arh/pd_I  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Nk -xnTZ"  
2. 建模任务 GtmoFSZ  
1d49&-N  
2*`kkS  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 m $[:J  
 偏振元件的重要特性: 8HLL3H0  
 偏振对比度 )2"g)9!  
 透射率 *j83E[(]  
 效率一致性 J ##a;6@  
 线格结构的应用(金属)
O2Y|<m  
WVQHb3Pe0  
3. 建模任务 |+8rYIms`  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
'g<{l&u  
4. 建模任务:仿真参数 vh2/d.MO  
$Xo_8SX,  
偏振片#1: kPy7e~  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ,DHH5sDCn  
 高透过率(最大化) w;$elXP|  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) bh8GP]*E|  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) >Q=e9L=  
偏振片#2: ~-sgk"$  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 <^;~8:0]  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 mgjcA5z  
 光栅周期:100nm .DwiIr'  
 光栅材料:钨 i88 5T '  
;LC|1_ '  
5. 偏振片特性 ]Y$Wv9 S6  
0?FJ ~pu  
 偏振对比度:(要求至少50:1) jm&[8ApW  
]D@aMC$#  
!|VtI$I>x  
]Y?ZUSCJ  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,^ -%<  
ec^{ez@`  
BHz_1+d  
yAGQD[ih  
6. 二维光栅结构的建模 E}w5.1  
xK[ [b  
Pt-mLINvG  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 7{"F%`7L  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 yp]vDm  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 b't6ekkN  
D)L~vA/8b  
?gU - a  
WB (?6"  
7. 偏振敏感光栅的分析 b-`P-  
a]V#mF |{  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 o^uh3,.  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) i%f C`@  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
hms Aim9i  
8. 利用参数优化器进行优化 PCDvEbpG  
]*$o qn=m  
~nj+" 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。 |d42?7}  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 iH>JR[A  
 在该案例种,提出两个不同的目标: bjj F{T  
 #1:最佳的优化函数@193nm 4,)QV_?  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
C2iOF/4  
Q.8^F  
9. 优化@193nm #\="^z6  
TgRG6?#^l  
H- WNu+  
 初始参数: b5|l8<\  
 光栅高度:80nm &8%^o9sH  
 占空比:40% 7 oYD;li$k  
 参数范围: `x L@%  
 光栅高度:50nm—150nm NXOvC!<  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^^xzaF  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 RHu,t5,  
)OlYz!#?  
|~Awm"  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 +~ S7]AZ  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 N'5DB[:c:  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 "1P2`Ep;  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 q{yzux  
8,CL>*A  
10. 优化@193nm结果 bx".<q(  
3U?^49bJ  
X5tV Xd  
 优化结果: zb9vUxN [  
 光栅高度:124.2nm Gv(n2r  
 占空比:31.6% <PO-S\N  
 Ex透过率:43.1% )gR3S%Ju  
 偏振度:50.0 eLyIQoW  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 d7kv <YG  
!<-+}X+o8$  
 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。 Y k"yup@3  
 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。 Xn<|6u  
 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。 giN(wPgYP  
uMC0XE|S  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 5'0kf7  
wz'in  
@ 6b;sv1W  
 初始参数: Hc q@7g  
 光栅高度:80nm P6tJo{l8w  
 占空比:40% URTJA<r8D  
 参数范围: %ZlnGr  
 光栅高度:50nm—150nm { lZ<'p  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) h/l?,7KHI  
 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% %cMayCaI!@  
m )<N:|  
C2%Yry  
 优化结果: pq5bK0N Q  
 光栅高度:101.8nm u-dF ~.x  
 占空比:20.9% K*MI8')  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 6Qm .k$[  
 偏振对比度:50.0 VqB9^qJ]!  
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。 gE!`9#..  
K;f=l5  
12. 结论 &-Z#+>=H(  
7.v{=UP  
 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) D_cd l^  
 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 @] {:juD~  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (WS<6j[q  
 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。 jM(!!A jpC  
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