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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。 't0M+_J  
_vDmiIn6K  
1. 线栅偏振片的原理 f.+1Ubq!5  
|5O>7~Tp  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 n-yUt72  
2. 建模任务 s&-MJ05y  
x\8|A  
N&?V=X  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 g$?^bu dxv  
 偏振元件的重要特性: tqCkqmyC  
 偏振对比度 6=;(~k&x9:  
 透射率 ^879sI  
 效率一致性 ZH9Fs'c=  
 线格结构的应用(金属)
=DD KGy.g  
[H>u'fy:C  
3. 建模任务 =CZRX' +yN  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
r9'[7b1l  
4. 建模任务:仿真参数 /UK]lP^w]!  
:Ev gUA\4  
偏振片#1: .hR <{P  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 }X^MB  
 高透过率(最大化) C49\'1\6  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) zIjfx K  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 10 *Tk 8  
偏振片#2: x5BS|3W$a  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 J 3C^tV  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -bzlp7q*  
 光栅周期:100nm ~ILv*v@m  
 光栅材料:钨 xd ^Pkf  
e&d$kUJrq  
5. 偏振片特性 kaB|+U9^  
dX@ic,?  
 偏振对比度:(要求至少50:1) @:GqOTN  
2a eH^:u  
nH6SA1$kW  
L%is"NZh  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) jgIG";:Q  
e8^/S^ =&d  
Af]zv~uM  
4=Ru{ewRV  
6. 二维光栅结构的建模 fI<LxU_n:  
;Jg$C~3tf  
aH'fAX0bF  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 PR:B6 F8  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 |<,qnf | -  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;WX.D]>{W  
jc Mn   
s.i9&1Y-!  
nsU7cLf"^V  
7. 偏振敏感光栅的分析 *m+FMyr  
[,AFtg[  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 l_Lz9k  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) /-[vC$B"  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
}_zN%Tf~  
8. 利用参数优化器进行优化 SefhOh^,V  
h$!YKfhq}  
E4892B:`  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 )LFbz#;Y  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 3Z9Yzv)A  
 在该案例种,提出两个不同的目标: =+MF@ 4  
 #1:最佳的优化函数@193nm Yu_*P-Ja6  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
1n^N`lD8]6  
QjY}$  
9. 优化@193nm Sc>mw   
}'eef"DJ9  
49=pB,H;H  
 初始参数: X1.-C@o  
 光栅高度:80nm uD=Kar  
 占空比:40% V4V`0I  
 参数范围: <PDCM8  
 光栅高度:50nm—150nm :a;F3NJ  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 4uOR=+/l  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ~F'6k&A^q  
k}fC58q  
SED52$zA  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 XYWyxx5`  
 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。 lOVcXAe}  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 qSr]d`7@  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 :k1?I'q%  
GuR^L@+ -.  
10. 优化@193nm结果 1!MJ+?Jl  
g@>llve{  
:KO&j"[  
 优化结果: V*\hGNV  
 光栅高度:124.2nm 8)9-*Bzj   
 占空比:31.6% I~n4}}9M  
 Ex透过率:43.1% z)C/U  
 偏振度:50.0 3xs<w7  
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。 MQwxQ{  
ZMgsuzg  
 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。 (_e[CqFu  
 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。 >va_,Y}  
 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。 ZcXAqep8'  
GbQi3%  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 L'{W|Xb+  
qK.(w Fx  
g8MW6Y  
 初始参数: rt*x[5<  
 光栅高度:80nm 0 (-4"u>?  
 占空比:40% .?6p~  
 参数范围: xS1n,gTA  
 光栅高度:50nm—150nm &B(z**+9  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NRtH?&7  
 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% I+kAy;2  
$f3IO#N  
3XQa%|N(  
 优化结果: ulsU~WW7r  
 光栅高度:101.8nm ?P0b/g  
 占空比:20.9% e1W9"&4>G{  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 3!p`5hJd  
 偏振对比度:50.0 $}W T"K  
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。 J;_4 3eS  
-yqgs>R(d  
12. 结论 aNu.4c/5  
gEk;Tj  
 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) `qhT  
 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 HZ'rM5Kq  
(如Downhill-Simplex-algorithm) nDraX_sm=  
 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。 95'+8*YCY  
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