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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。 Xxr"Gc[  
g17 fge6%  
1. 线栅偏振片的原理 (?1/\r  
9k;%R5(  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 6[Wv g  
2. 建模任务 ={\9-JJhE  
5xhYOwQBo  
S,f:nLT  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 !md1~g$rN  
 偏振元件的重要特性: $S/EINc  
 偏振对比度 RMlx[nsq  
 透射率 .*&F  
 效率一致性 X3m)  
 线格结构的应用(金属)
Y'yGhpT~  
RV),E:?  
3. 建模任务 LerRrN}~  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
ny1Dg$u i2  
4. 建模任务:仿真参数 L:7 kp<E  
HL%|DCo  
偏振片#1: ^00C"58A  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 10CRgrZ  
 高透过率(最大化) 2}rYH;Mx  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) }pKKNZ`[  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) !M}ZK(  
偏振片#2: R%"'k<`#  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 AbIYdFXB  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 A`*Sx"~jdx  
 光栅周期:100nm byPqPSY  
 光栅材料:钨 UZ!It>  
4VhKV JX  
5. 偏振片特性 H@'u$qr$:  
B z? (?fyd  
 偏振对比度:(要求至少50:1) %*OQH?pyx}  
-'T^gEd) c  
?@QcKQ@  
|eqp3@Y1E  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) _Uhl4Mh  
yT[)V[}  
_|7bpt9  
o\X|\nUk  
6. 二维光栅结构的建模 d 9]zB-A  
dst!VO: M  
u5tUm  
 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。 /%TL{k&m$  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 R]0tG   
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 M=4`^.Ocm  
Esf\Bo"  
}$#PIyz  
M:oZk&cs  
7. 偏振敏感光栅的分析 ~YXkAS:  
?N&s .  
 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。 !ezy  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) meZZQ:eSl  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
tNljv >vI  
8. 利用参数优化器进行优化  NG?g(  
j-wKm_M#jX  
3-BC4y/  
 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。 7=a e^GKo  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ;<#=|eD2  
 在该案例种,提出两个不同的目标: !UHX? <3r  
 #1:最佳的优化函数@193nm Tj6kCB  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
eg"A?S  
FY pspv?4  
9. 优化@193nm ]3uj~la  
g#o9[su  
dte-2?%~j  
 初始参数: <GSp%r  
 光栅高度:80nm B^C 5?  
 占空比:40% vJ e c+a  
 参数范围: '`j MNKn\  
 光栅高度:50nm—150nm zZP&`#TAy  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) XW:%YTv  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 goc; .~?  
7V&ly{</  
pW_mS|  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Wz;@Rl|F  
 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。 x[mh^V5ld  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 zEDN^K '  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ,fvhP $n  
on 4 $n7  
10. 优化@193nm结果 (#+81 Dr  
FBa- gm<9  
z pg512\y  
 优化结果: x^McUfdr|  
 光栅高度:124.2nm X39%O'  
 占空比:31.6% ~Xc1y!"9*  
 Ex透过率:43.1% |Rz}bsrZ  
 偏振度:50.0 "g5MltH  
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。 (&M,rW~Qxs  
60l!3o"p!  
 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<ecVFft  
 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。 umt(e:3f5  
 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。 Z8Tb43?  
M-(,*6Q  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 lU.aDmy<  
\mqrDaB  
Gn;^]8d  
 初始参数: !8tqYY?>@\  
 光栅高度:80nm &_' evZ8  
 占空比:40% c_Iq!MH  
 参数范围: -i]2 b  
 光栅高度:50nm—150nm f'Rq#b@  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 'l3 DP  
 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% /a s+ TU`A  
$5@[l5cJU;  
a..LbQQ  
 优化结果: ES)_X:\X?V  
 光栅高度:101.8nm zuF]E+  
 占空比:20.9% sTvw@o *  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) Q1!+wC   
 偏振对比度:50.0 K14v6d  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 W+Ou%uv}S  
EmyE%$*T  
12. 结论 k<RaC=   
9TEAM<b;  
 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) fn8|@)J  
 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 4D6LP*  
(如Downhill-Simplex-algorithm) Yw\lNhoPS  
 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。 @ ZN@EOM$+  
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