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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。 C0[U}Y/r2  
QNOdt2NN  
1. 线栅偏振片的原理 Xi%Og\vm5  
V3ht:>c9qs  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 wp&G]/4m  
2. 建模任务 2, )>F"R  
yn}Dj9(q  
z*h:Nt%.  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 iGSJ\  
 偏振元件的重要特性: AC1RP`c  
 偏振对比度 BJwuN  
 透射率 )XN%pn  
 效率一致性 ;iuwIdo6c  
 线格结构的应用(金属)
WGn=3(4  
AwNr}9`  
3. 建模任务 dvjj"F'Bf  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
\"(?k>]E  
4. 建模任务:仿真参数 5h/,*p6Nje  
7ivo Q  
偏振片#1: uX1;  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 6}-No  
 高透过率(最大化) Q// @5m_  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) }qM^J;uy  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) A]!0Z:{h%  
偏振片#2: ZwBz\jmbP  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 8^}/T#l  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3`yO&upk  
 光栅周期:100nm 3h:~NL  
 光栅材料:钨 Mc.{I"c@  
Fge%6hu  
5. 偏振片特性 7 2JwG7qh  
^}Vc||S  
 偏振对比度:(要求至少50:1) BS fmS(.  
c ^ds|7i]a  
Ztmh z_u7  
7he,(V  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  Kg';[G\  
buX(mj:&  
*/h(4Hz  
Y:;_R=M  
6. 二维光栅结构的建模 0RA#Y(IR  
[@lK[7 u  
]]:K l  
 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。 n#x_da-m]  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 76rv$z{g^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 0a89<yX  
`f}s<At  
HNS^:X R  
m8F$h-  
7. 偏振敏感光栅的分析 ,WWd%DF)  
9< ?w9D.1  
 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。 tcj "rV{G  
 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) Zzjx; SF  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
LSc^3=X  
8. 利用参数优化器进行优化 +h"i6`g  
zK~8@{l}_"  
}&=l)\e  
 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。 +:@^nPfHy  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ^$P_B-C N  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Ld*Ds!*'/  
 #1:最佳的优化函数@193nm 5z0Sns  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
#6\m TL4vg  
f?. VVlD  
9. 优化@193nm mbbhz,  
8J'5%$3u  
>P j#?j*Y  
 初始参数: tRU/[?!  
 光栅高度:80nm dY}5Kmt  
 占空比:40% <~uzHg%Y  
 参数范围: u W,J5!  
 光栅高度:50nm—150nm \m|5Aqs  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) pP.`+vPi  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &'12,'8  
F'[Y.tA ,#  
9ad)=3A&L  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3y.+03 W  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 _UTN4z2aTG  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 [,Rc&7p~R  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 poafGoH-Y  
#9(+)~irz`  
10. 优化@193nm结果 17'd~-lE  
< !m.+  
v+x<X5u  
 优化结果: T^^7@\vDI  
 光栅高度:124.2nm Rp2h[_>  
 占空比:31.6% G_=i#Tu[  
 Ex透过率:43.1% _"p(/H  
 偏振度:50.0 |e#W;q$v  
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。 &V+_b$  
l\L71|3"g  
 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。 n#"G)+h3#  
 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。 [@qjy*5p  
 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。 8OOAPp$%|  
D,..gsg  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 !j7mY9x+  
^"<Bk<b(  
]/h$6mrL  
 初始参数: rYt|[Pk  
 光栅高度:80nm v @M6D}  
 占空比:40% r ts2Jk7f  
 参数范围: x$jLB&+ICz  
 光栅高度:50nm—150nm a=ZVKb  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "a;$uW@.6  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% XPrnQJ  
0 J"g"=  
\h[*oeh  
 优化结果: 38-kl,Vw  
 光栅高度:101.8nm &&$*MHJ  
 占空比:20.9% &^&0,g?To  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) MjQ>& fUK  
 偏振对比度:50.0 Il\{m?Y  
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。 \'g7oV;>cI  
x Y$x= )  
12. 结论 93Gj#Mk  
[H!do$[>  
 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) B7qi|Fw  
 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 LR.]&(kyd  
(如Downhill-Simplex-algorithm) z{BgAI,  
 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。 aW_Y  
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