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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。 cPPTGpqw  
_+}#  
1. 线栅偏振片的原理 s7 3'h  
Zd8`95  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 . MH;u3U  
2. 建模任务 _.^`DP >  
+W}6o3x~  
tk!5"`9N  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 4* V[^mht  
 偏振元件的重要特性: Z6IWQo,)Rh  
 偏振对比度 sc$I,|d2  
 透射率 @5*$yi 'Cp  
 效率一致性 *apkw5B}C  
 线格结构的应用(金属)
i@#=Rxp  
E5g|*M.+f  
3. 建模任务 WSOz^]  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
"*ww>0[  
4. 建模任务:仿真参数 L4or*C^3  
ZFRKzPc {V  
偏振片#1: r&Qq,koE  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 y=SVS3D  
 高透过率(最大化) g,s^qW0vds  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) #i=k-FA)H  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 9i+`,r  
偏振片#2: . pyNET  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 lYhC2f m_  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 !AN;  
 光栅周期:100nm :?SD#Vvrh.  
 光栅材料:钨 I9*BT T]  
2$FH+wuW  
5. 偏振片特性 b!`{fwV  
zQaD&2 q  
 偏振对比度:(要求至少50:1) S9d Xkd  
MM(\>J[Uq  
t:*1* ;  
>Et~h65d5  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) w/csLi.O  
i7%`}t  
%F13*hOu  
kbZpi`w  
6. 二维光栅结构的建模 V E?Aa  
lESv  
vL8Rg} Jh4  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 USZBk0$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >35W{ d  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 BJKv9x1jK  
 Lr0:y o  
vH/RP  
yX/{eX5dr  
7. 偏振敏感光栅的分析 O~m Q\GlW  
J;'H],w}f  
 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。 (#8B  
 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) Ako]34Rl,  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
K%1`LT5:~  
8. 利用参数优化器进行优化 gFl@A}  
{@hJPK8  
YP>J'{?b*"  
 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。 934@Z(aUH  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 J vq)%t8q>  
 在该案例种,提出两个不同的目标: X0]{8v%  
 #1:最佳的优化函数@193nm hDXaCift  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
8*Ty`G&v  
!,]2.:{0z  
9. 优化@193nm oX7_v_:J\R  
-kHJH><j  
A?h o<@^  
 初始参数: $PRUzFZ  
 光栅高度:80nm oU se~  
 占空比:40% 2#/23(Wc  
 参数范围: &OA6Zw/A  
 光栅高度:50nm—150nm FC WF$'cO  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uU%Z%O  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 sDAP'&  
'2 Y8  
) ]DqK<-  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 q;*'V9#  
 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。 r6GXmr  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 m_.9 PZ  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 yzZzaYv "/  
z[6avW"q  
10. 优化@193nm结果 %J Jp/I  
suE8"v!sk  
{Q c,Nl [?  
 优化结果: 5h|aX  
 光栅高度:124.2nm a,(nf1@5  
 占空比:31.6% '#SZ|Rr6tX  
 Ex透过率:43.1% LcB+L](  
 偏振度:50.0 aRElk&M  
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。 ]>1`Fa6_  
:,fT^izew  
 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。 "?<(-,T  
 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。 :W6'G@ p  
 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。 l(Dr@LB~  
(E7"GJ  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 w}#3 pU<<  
]#W7-Q;]  
P (DEf(  
 初始参数: }a#T\6rY  
 光栅高度:80nm Hpa6; eT  
 占空比:40% WrcmC$ff  
 参数范围: v_Df+  
 光栅高度:50nm—150nm DBG0)=SHy  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m5&Ht (I%n  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% 4f~sRubK  
.dVV# H  
cvo+{u$s  
 优化结果: <Np Mv!g  
 光栅高度:101.8nm 60]VOQku  
 占空比:20.9% 1L+hI=\O  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 4w'&:k47   
 偏振对比度:50.0 xf/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。 uD?RL~M  
2wnk~URj  
12. 结论 r]&sXKDc  
-s!J3DB  
 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) X lItg\R  
 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 Z.!<YfA)  
(如Downhill-Simplex-algorithm) wr:W}Z@pL  
 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。 lR7;{zlSf'  
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