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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。 e%\^V\L  
QJ2]8K)+C  
1. 线栅偏振片的原理 )O1]|r7v  
Xul`>8y|  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 0WUBj:@g  
2. 建模任务 n1f8jS+'}  
\zO.#H  
TrjyU  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 }T?X6LA$I8  
 偏振元件的重要特性: G$<(>"Yr~$  
 偏振对比度 >f]/VaMH{  
 透射率 AjVC{\Ik  
 效率一致性 B5lwQp]  
 线格结构的应用(金属)
pi"H?EHk  
zKQ<Zr  
3. 建模任务 Cy~IB [  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
@?,x3\N-  
4. 建模任务:仿真参数 #t+?eye~  
BPY7O  
偏振片#1: zwfft  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 F5o8@ Ib]:  
 高透过率(最大化) -+".ut:R  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) C(N' =-;Kl  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) P3zUaN \c  
偏振片#2: h[ .  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 }. &nEi`  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 37U8<  
 光栅周期:100nm `0d 0T~  
 光栅材料:钨 V*p[6{U0  
B"^j>SF  
5. 偏振片特性 uF7vba$  
O=0p}{3l  
 偏振对比度:(要求至少50:1) b fxE}>  
}LUvh  
PUdv1__C  
m}]{Y'i]R  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VE\L&d2S  
%_!/4^smE  
|+cz\+  
k6tCfq;  
6. 二维光栅结构的建模 Xb _ V\b0  
-)V0D,r$[  
*6s_7{;  
 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。 e={O&9Z  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 X`8<;l  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1-kuK<KR  
Hv/C40uM-  
7e<=(\(yl  
 ti5fsc  
7. 偏振敏感光栅的分析 1iT_mtXK$  
jFSR+mP!  
 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。 ?JuJu1  
 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) 1$*8F  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
Ac_P^  
8. 利用参数优化器进行优化 xdSMYH{2A  
N8 sT?  
{v"f){   
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "*lx9bvV_  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 s< tG  
 在该案例种,提出两个不同的目标: )]>t(  
 #1:最佳的优化函数@193nm m#+0m!  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
_/>ktYo:  
c&c  
9. 优化@193nm B:zx 9  
v`h>5#_[  
Xu{y5 N  
 初始参数: \' O/3Y7?X  
 光栅高度:80nm _S_,rTf&  
 占空比:40% uP9b^LEoN  
 参数范围: Bc=(1ty)  
 光栅高度:50nm—150nm XpAJP++  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) |!oC7!+0^  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 { 4+/0\  
MWwqon|  
V9[_aP;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 B)q}]Qn  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 9SC1A-nF  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 <$A,|m  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 uQdeKp4(  
AD   
10. 优化@193nm结果 RE!WuLs0"  
|q4=*Xq  
DgEdV4@p  
 优化结果: k}LIMkEa4a  
 光栅高度:124.2nm EW$drY@  
 占空比:31.6% O_ #++G  
 Ex透过率:43.1% BB}WfA  
 偏振度:50.0 /  Xnq0hN  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 bK "I9T #  
B7Ket8<J  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 w5Fk#zJv  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 m{>1# 1;$t  
 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。 bB@=J~l4  
smCACQ$ (  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 tGOJ4 =  
s}JifY`  
xxGm T.&  
 初始参数: yBK$2to~  
 光栅高度:80nm 05F/&+V  
 占空比:40% !>(uhuTBF  
 参数范围: >V.?XZ nt  
 光栅高度:50nm—150nm %)i&|AV"  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LR&MhG7  
 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% :r{-:   
L#`X ]E  
&pK0>2  
 优化结果: "OwM' n8  
 光栅高度:101.8nm x)80:A}  
 占空比:20.9% Bc!<!  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Gd!_9S`68  
 偏振对比度:50.0 G=qlE?j`j  
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。 B}qG-}(V  
4+8)0;<H  
12. 结论 @o[ZJ4>*  
a[ ;L+  
 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) \= ({T_j4  
 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 t<Sa ;[+  
(如Downhill-Simplex-algorithm) USART}Us4  
 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'i  
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