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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。 []M+(8Z_P  
^$y_~z3o#7  
1. 线栅偏振片的原理 7>m#Y'ppl@  
xf@D<}~1  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 VRoeq {  
2. 建模任务 ;G3{ e  
<ZNa`  
-j9R%+YW<  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 S-h1p`  
 偏振元件的重要特性: 1q! 6Sny@  
 偏振对比度 [J+K4o8L<A  
 透射率 4>^ %_Xj[  
 效率一致性 @]HV:7<q  
 线格结构的应用(金属)
";e0-t6:  
viBf" .  
3. 建模任务 .-N9\GlJ,d  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
&w3LMOT  
4. 建模任务:仿真参数 <S0!$.Kg*<  
b\?#O}  
偏振片#1: 6SsZK)X  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Pwz^{*u]  
 高透过率(最大化) h{ce+~X  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) | _~BV&g,N  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) j>R7OGg'  
偏振片#2: ~%Yh`c EP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rsP-?oD8)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 K"b vUH  
 光栅周期:100nm =fi.*d?$7  
 光栅材料:钨 +.\JYH=yEr  
zAB-kE\ )  
5. 偏振片特性 xyz-T1ib  
O,JthlAV4  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 6aQ{EO-]'=  
Zml9 ndzT  
ZLKS4  
#>ci!4Gz=Z  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) =4JVUu~Z  
?67j+)  
rT}d<c Sf  
WM=kr$/3  
6. 二维光栅结构的建模 .#WF'  
S^D ~A8u  
n7<<}wcV  
 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。 s9`T%pg  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ]\ r~"*TZ  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 u{p\8v%7  
xI:;%5{LN  
EUna_ 4=  
nI_Zk.R  
7. 偏振敏感光栅的分析 'T|.<u@~  
vlj|[joXw  
 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。 J?%D4AeS]v  
 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) ]r"{G*1Q 9  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
q9WSQ$:z8  
8. 利用参数优化器进行优化 X?7$JV-:  
"F[VqqD  
s.GhquFCrU  
 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。 Q}fAAZ&7h  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 eIqj7UY_  
 在该案例种,提出两个不同的目标: 5&9(d_#H  
 #1:最佳的优化函数@193nm {&h&:  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
@Qc['V)  
b$Uwj<v  
9. 优化@193nm MzG(+B  
*=|i"  
:&or'Yi}  
 初始参数: ?4lAL  
 光栅高度:80nm nW drVT$  
 占空比:40% \ I?;%  
 参数范围: M$~h(3  
 光栅高度:50nm—150nm U.^)|IHW  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) LiB0]+wzj  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Gg.w-&  
#!`zU4&2  
"]NQTUb;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3mm`8!R  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 vy"Lsr3  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Y\%}VD2k  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ~AE034_N  
/e7'5#v  
10. 优化@193nm结果 .i=%gg  
}zobIfIF  
HRb_ZJz  
 优化结果: U/iAP W4U  
 光栅高度:124.2nm f^%E]ki  
 占空比:31.6% M5x!84  
 Ex透过率:43.1% ?D\%ZXo  
 偏振度:50.0 Czci6 Lz  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 3,F/i+@  
{!/y@/NK2  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 O\D({>  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 [y{ag{  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ?\O+#U%W  
T*{zL  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Asn0&Ys4  
9e1 6 g  
xLD6A5n,[  
 初始参数: v:HgpZo+  
 光栅高度:80nm V!opnLatYS  
 占空比:40% }agl:~C  
 参数范围: ^6 LFho4  
 光栅高度:50nm—150nm  R_N<j  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) k0YsAa#6V  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% I+CQ,Zuf  
G^(&B30V  
2s4=%l  
 优化结果: 8;!Eqyt  
 光栅高度:101.8nm L$Leo6<3a  
 占空比:20.9% 6m.Ku13;  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) ^ 2AF:(E  
 偏振对比度:50.0 ,|4Ye  
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。 8x9kF]=  
$HXB !$d  
12. 结论 =k*0O_  
kR6 t .  
 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) (wlsn6h  
 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 <bx9;1C>zd  
(如Downhill-Simplex-algorithm) <{U{pCT%  
 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。 .#:,j1L"53  
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