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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。 j8ebVq  
P*;zDQy  
1. 线栅偏振片的原理 +p:@,_  
_~E&?zR2>"  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Lcyj, R  
2. 建模任务 e7.!=R{6  
kdry a  
[8QE}TFic  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 jFBnP,WQ  
 偏振元件的重要特性: ,HQaS9vBQ  
 偏振对比度 hVcV_  
 透射率 \WeGO.i-  
 效率一致性 bJE$>  
 线格结构的应用(金属)
M(2c{TT  
hD:$Sv/H  
3. 建模任务 n3kYVAgF  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
e/<Og\}P/  
4. 建模任务:仿真参数 ?g$dz?^CK&  
V0h  
偏振片#1: $fE$j {  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 L@{5:#-  
 高透过率(最大化) )'RLK4l  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ?*Kewj  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 3Yd)Fm  
偏振片#2: T?+xx^wYk  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 huau(s0um  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 f}'E|:Z 7k  
 光栅周期:100nm q)uq?sZe  
 光栅材料:钨 F_$K+6  
uz1t uX_  
5. 偏振片特性 o|nj2.  
7='M&Za  
 偏振对比度:(要求至少50:1) v?\bvg\E  
)up!W4h6o  
;,y9  
24Y~x`W   
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ,zLi{a6  
l*]L=rC  
j_?U6$xi  
 @GYM4T  
6. 二维光栅结构的建模 MOFIR wVZ+  
10JxfDceD  
)h ~MIpWR  
 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。 5 s>$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Z50]g  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 CW Y'q  
P(W7,GD,k  
}XiS:  
Mp ~E $f  
7. 偏振敏感光栅的分析 Nd&u*&S  
u8*Uia*vwH  
 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。 (d[)U<  
 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) .(  vS/  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
AR?J[e  
8. 利用参数优化器进行优化 oU m"qt_  
/0 ,#c2aq  
tLpDIA_8  
 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。 `?Wak =]g  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 6P' m0  
 在该案例种,提出两个不同的目标: m?_S&/+*  
 #1:最佳的优化函数@193nm oSt-w{ !  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
i+&*W{Re  
74%,v|  
9. 优化@193nm J%3%l5 /  
S*:b\{[f>  
R tn.cSd  
 初始参数: MOyQ4<_  
 光栅高度:80nm  _tN"<9v.  
 占空比:40% im_W0tGvF  
 参数范围: ~) }npS;  
 光栅高度:50nm—150nm -lyT8qZ:(  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JLRw`V,o7  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 X LPO_ tD  
fAfsKO*  
e.i5j^5u  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 u(SdjLf:  
 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。 O'" &9  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 'u$$scGt  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 V2%FWo|  
~;|  
10. 优化@193nm结果 5-bd1!o  
7,_N9Q]rB  
5A /G?  
 优化结果: b IcLMG s  
 光栅高度:124.2nm u|=_!$8  
 占空比:31.6% ZYrXav<  
 Ex透过率:43.1% W z3y+I/&  
 偏振度:50.0 ow ~(k5k:  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 ]xA;*b;| h  
eQno]$-\  
 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。 kVQKP  U  
 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。 _I~W!8&w>  
 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。 ]E88zWDY`  
Se* GR"Z+  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 T?)?"b\qz  
cgm]{[f  
 OR4!73[I  
 初始参数: Uw5z]Jck  
 光栅高度:80nm S[{#AX=0  
 占空比:40% _;{n+i[  
 参数范围: p}!rPd*  
 光栅高度:50nm—150nm x9~d_>'A  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) v-X1if1%  
 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% Ip( IGR"  
2Q)"~3  
v'S}&zmF]  
 优化结果: xRJv_=dT  
 光栅高度:101.8nm Txfu%'2)e  
 占空比:20.9% WtFv"$V  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) |SZRO,7x  
 偏振对比度:50.0 q/?#+d  
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。 $k V^[  
g ` 6Xrf  
12. 结论 W{At3Bfy  
?z171X0  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) <u*~RYA2  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 V(A6>0s$|  
(如Downhill-Simplex-algorithm) D&/(Avx.  
 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。 d /jO~+jP  
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