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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。 4EQ7OGU  
rbiNp6AdL  
1. 线栅偏振片的原理 1L]7*NJe  
!C * %,Ak  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 jJk M:iR  
2. 建模任务 {hGr`Rh  
C)~YWx@v  
lhw]?\  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 \(Dq=UzQI  
 偏振元件的重要特性: gcqcY  
 偏振对比度 4:q<<vCJv  
 透射率 K QXw~g?  
 效率一致性 Y]/(R"-2G  
 线格结构的应用(金属)
#H{<nVvg^  
(JH LWA H  
3. 建模任务 SlB,?R2  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
SweaE Rl  
4. 建模任务:仿真参数 ?BT\)@ h  
^.5 L\  
偏振片#1: /+l3 BeL  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 pJrc\`D  
 高透过率(最大化) kq6S`~J^R  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ; Xrx>( n  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 3G9"La,b  
偏振片#2: |:$D[=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 vpcHJ^19  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 %;yDiQ!+  
 光栅周期:100nm #P.jlpZk  
 光栅材料:钨 `2c>M\c4U  
}hrLM[  
5. 偏振片特性 F@Y)yi?z  
;j])h !8X  
 偏振对比度:(要求至少50:1) xx0s`5  
EF=.L{  
zvf:*Na")  
@P#uH5U  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ^29w @*  
eZWN9#p2  
OLJb8kO  
u3vBMe0v[  
6. 二维光栅结构的建模 ,cPNZ-%  
JYL/p9K[I  
RmxgCe(2a  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 @/*{8UBP  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 :_JZn`Cab  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 <9 lZ%j;  
5%"${ywI  
G3n* bv  
CZRrb84  
7. 偏振敏感光栅的分析 0h-holUf}~  
H1_XEcaM+*  
 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。 TWYz\Hmw  
 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) Kdh(vNB>  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
bhe~ekb  
8. 利用参数优化器进行优化 @'L/]  
?(Q" y\  
4v9zFJ<Z  
 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。 zIt-mU  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 F,Y,0f@4U9  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Qw4P{>|Y  
 #1:最佳的优化函数@193nm fiOc;d8  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
6eE%x?#  
$ r|R`n=  
9. 优化@193nm X).UvPZ/  
i)f3\?,,  
(RG\U[  
 初始参数: EW*!_|  
 光栅高度:80nm pg~vteq5  
 占空比:40% P7QOlTQI  
 参数范围: <h|XB}s+  
 光栅高度:50nm—150nm H `y.jSNi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) JL $6Fw;  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 &B^#? vmO  
yjs5=\@  
r) Ts(#Z  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ,/6V^K  
 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。 y[[f?rxz>  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 `?LQd2p  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 7IW:,=Zk8+  
^@ s!"c  
10. 优化@193nm结果 \eF5* {9  
(UDF^  
44FK%TmtF  
 优化结果: Ol H{!  
 光栅高度:124.2nm NCYN .@J  
 占空比:31.6% %F-/|x1#Q  
 Ex透过率:43.1% I7TdBe-  
 偏振度:50.0 kRs[H xI3  
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。 *zeY<6  
jC+>^=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。 -B :Z(]3#\  
 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。 (1JZuR<?c  
 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。 j[NA3Vj1P  
xal,j*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 fl _k5Q'&p  
*bRer[7y  
S+H#^WSt  
 初始参数: J7$1+|"  
 光栅高度:80nm lnL&v' {  
 占空比:40% RrKAgw  
 参数范围: GjZ@f nF  
 光栅高度:50nm—150nm 58zs% +F  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ?GqFtNz  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% zOYkkQE3mJ  
PbxuD*LQ.  
*V#v6r7<Y/  
 优化结果: 4 q}1  
 光栅高度:101.8nm }l$M%Ps!a  
 占空比:20.9% qY\zZ  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) YS=|y}Q|7d  
 偏振对比度:50.0 >C"cv^%c  
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。 idnn%iO  
H^xrFXg~z  
12. 结论 ka{9{/dz3  
X@Eq5s  
 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) vM~/|)^0sW  
 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 @3wI(l[  
(如Downhill-Simplex-algorithm)  z:9  
 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。 *E:w377<}  
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