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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。 g"p%C:NN  
t\k$};qJ  
1. 线栅偏振片的原理 !Sh&3uy_qN  
8hOk{xs8  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 mGJKvJF   
2. 建模任务 !sQY&*  
|Mu p8(gCk  
fzb29 -  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Vt %bI0#  
 偏振元件的重要特性: bYpnt V  
 偏振对比度 ao1(]64X"  
 透射率 Dwr)0nk  
 效率一致性 cdl&9-}  
 线格结构的应用(金属)
k;AD`7(=  
?(D q?-.  
3. 建模任务 "U>JM@0DNm  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
Tc>   
4. 建模任务:仿真参数 eTI%^d|  
)wam8k5  
偏振片#1: }Jy8.<Gd^  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 1PVtxL?1P  
 高透过率(最大化) LrM=*R h,O  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ]@j*/IP  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) "7'J &^|  
偏振片#2: y&q*maa[  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ([\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 8_BV:o9kL  
 光栅周期:100nm eL10Q(;P`  
 光栅材料:钨 ]'!f28Ng-  
:~e>Ob[,"  
5. 偏振片特性 wSzv|\ G  
y~ AVei&  
 偏振对比度:(要求至少50:1) &=Ar  
bv]`!g: C  
:|V$\!o'U  
ieDk;  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) n7B7m,@1  
gPNZF\ r  
jaTh^L  
'y;EhOwj,  
6. 二维光栅结构的建模 7 E r23Q  
d A@]!  
p `8 s  
 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。 T*8VDY7  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 nt 81Bk=  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 1n >X[! 8x  
3GaQk-  
8p^bD}lN7  
\8)U!9,$nn  
7. 偏振敏感光栅的分析 1->dMm}G[  
{C 6=[  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 wKtl+}}  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) E ]A#Uy  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
q M fT>rH  
8. 利用参数优化器进行优化 )M,Of Xa  
Yl4^AR&  
4x {0iav  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 k$R~R-'  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 yh Yb'GK  
 在该案例种,提出两个不同的目标: WZ-s--n#  
 #1:最佳的优化函数@193nm Jj>?GAir  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
B-?6M6#  
L"E7#}  
9. 优化@193nm j@W.&- _  
bZnuNYty75  
T%.8 '9  
 初始参数: ;+W# 5<i  
 光栅高度:80nm  ,V,`Jf  
 占空比:40% -E^vLB)O  
 参数范围: b(*!$EB  
 光栅高度:50nm—150nm \l'm[jy>  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 3B1XZm  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 *"+=K,#D  
0ZT5bg_M  
Fu SL}P  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ;\a YlV-  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 5QW=&zI`=  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 X\`_3=  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 >QjAoDVX?  
w,.+IV$Kk  
10. 优化@193nm结果 sT !~J4  
=!kk|_0%E  
bV(Y`g  
 优化结果: %z /hf  
 光栅高度:124.2nm yWg@v +  
 占空比:31.6% RTvqCp  
 Ex透过率:43.1% x*![fK  
 偏振度:50.0 b=g8eMm  
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。 _g+JA3sIJ  
ta35 K"  
 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。 >z/#_z@LV  
 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。 q+Lr"&'Q  
 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。 X>d"]GD  
=+/eLKG  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 9*2[B"5  
H;?{BV  
/,89p&h  
 初始参数: &qMPq->  
 光栅高度:80nm pf%=h |  
 占空比:40% nc~F_i=  
 参数范围: I CZ4 A{I  
 光栅高度:50nm—150nm '[U8}z3  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) b1^vd@(lx  
 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% VbJiZw(aR  
*}]Nf  
rx $mk  
 优化结果: lphFhxJA{  
 光栅高度:101.8nm `{eyvW[Ks  
 占空比:20.9% M9Cv wMi  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) L; T8?+x  
 偏振对比度:50.0 b o0^3]Z  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 l,R/Gl  
;,$NAejgd  
12. 结论 [OjF[1I)u  
+awW3^1Ed  
 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) G'rxXJq  
 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 +1Vjw'P  
(如Downhill-Simplex-algorithm) @x9a?L.48  
 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。 JIOh#VNU  
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