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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。 HSE!x_$  
dC3o9  
1. 线栅偏振片的原理 ["k,QX  
,F8Yn5h  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 / |;RV"  
2. 建模任务 Fx_z6a  
_/s$ZCd  
/$xU  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 \R9(x]nZ%  
 偏振元件的重要特性: Y1W1=Uc uk  
 偏振对比度 jP$a_hW  
 透射率 F4-$~ v@  
 效率一致性 8?#/o c  
 线格结构的应用(金属)
D(@S+r_ota  
|/|5UiX7  
3. 建模任务 5,lEx1{_  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
X Swl Tg  
4. 建模任务:仿真参数 a8e6H30Sm  
ed{ -/l~j  
偏振片#1: f M :]&  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 >-RQ]?^  
 高透过率(最大化) 4<w.8rR:A  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Af~$TyX  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ,GhS[VJjR  
偏振片#2: iJ)_RSFK  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 kYP#SH/  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <y('hI'  
 光栅周期:100nm [B*x-R[FI  
 光栅材料:钨 R6<X%*&%  
Z!a =dnwHz  
5. 偏振片特性 1APe=tJ  
_2Zx?<] 2E  
 偏振对比度:(要求至少50:1) #'nr Er <  
DZ 3wCLQtK  
13$%,q)  
hlvK5Z   
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) MIeU,KT#U  
z3{G9Np  
kr^P6}'  
B-Ll{k^  
6. 二维光栅结构的建模 .ljnDL/  
|#v7/$!  
r!|6:G+Q  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 :DK {Vg6  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]!W=^!  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 kf\PioD8  
r Xt}6[S  
;0]aq0_#(  
T8?Ghbn  
7. 偏振敏感光栅的分析 p;`>e>$  
Di,^%  
 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。 GLH0 ]  
 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) 59 T 8r  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
\}yc`7T:L0  
8. 利用参数优化器进行优化 '|6]_   
>mbHy<<  
XAD- 'i  
 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。 D%[mWc@1I  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 gs^Xf;g vI  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 7y'RFD9@{  
 #1:最佳的优化函数@193nm l5Uiw2  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
(U D nsF  
;>%r9pz ~  
9. 优化@193nm f=l rg KE  
6%\J"AgXO  
].avItg  
 初始参数: j7Yu>cr  
 光栅高度:80nm yt+L0wzzB  
 占空比:40% r5S[-`s;  
 参数范围: WMDl=6  
 光栅高度:50nm—150nm >>4qJ%bL  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) zF`0J  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 q^@Q"J =v  
:^lI`9'*R  
etQCzYIhn  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 do hA0  
 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。 EgEa1l!NSQ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ;DQ ZT  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 `{@8Vsmy:  
N@4w! HpJ  
10. 优化@193nm结果 w?PkO p  
J/`<!$<c  
RXMISt3+{y  
 优化结果: Gm&Za,4%4  
 光栅高度:124.2nm DaQ?\uq  
 占空比:31.6% l K{hVqpt  
 Ex透过率:43.1% etDk35!h~,  
 偏振度:50.0 1/B>XkCJ  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 5+4IN5o]=  
5X:AbF  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 PudS2k_Qv  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 }^WdJd]P  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 zy?|ODM  
V;VHv=9`o  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *uRBzO}  
]"As1"  
#FLb*%Nr  
 初始参数: 4&lv6`G `  
 光栅高度:80nm gT{Q#C2Baw  
 占空比:40% c% -Tem'#  
 参数范围: ] Jg&VXrH  
 光栅高度:50nm—150nm 79rD7D&g  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) aH(J,XY  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% JAnZdfRt  
:wyno#8`-  
#6aW9GO  
 优化结果: .bl/*s  
 光栅高度:101.8nm w>&aEv/f  
 占空比:20.9% HXC ;Np  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) |*eZD-f  
 偏振对比度:50.0 gnf8 l?M  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 F@jZ ho  
PcMD])Z{G  
12. 结论 &ee~p&S,>  
np^N8$i:n  
 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) @Ns Qd_e  
 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 ~8Fk(E_  
(如Downhill-Simplex-algorithm) `:fZ)$sY  
 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。 %)8}X>xq  
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