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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。 %I@ vMs^  
otQ G6  
1. 线栅偏振片的原理 K+Pa b ?  
=)J<R;  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 \xmDkWzE  
2. 建模任务 qf{HGn_9~1  
kA9k^uR/  
$dug"[  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 j3j^cO[8v  
 偏振元件的重要特性: Ti>}To}B5  
 偏振对比度 JX`>N(K4\  
 透射率 :bXTV?#0  
 效率一致性 ;Pvnhy  
 线格结构的应用(金属)
im F,8'  
3V<c4'O\W  
3. 建模任务 ..=lM:13|  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
-jVg {f!  
4. 建模任务:仿真参数 "e/"$z'ca  
>S%}HSPKq  
偏振片#1: )M@^Z(W/a  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 15MKV=?oY  
 高透过率(最大化) =nlj|S ~3  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ,q$2D,dz  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) 5[~ C!t;  
偏振片#2: 7**zO3 H  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ri4:w_/{,Y  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 u\km_e  
 光栅周期:100nm u@Bgyt7Y  
 光栅材料:钨 boZ/*+t  
#;UoZJ B  
5. 偏振片特性 ,2P /[ :  
IG~Zxn1o  
 偏振对比度:(要求至少50:1) ]-l4  
GqgJ]m  
6` 3kNk;  
`!ZkWF6  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) y|3!E>Up  
ML%JT x0+Z  
0\+$j5;  
^tVIPH.R  
6. 二维光栅结构的建模 `R*!GHro  
4}] In/yA  
^$<:~qq !  
 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。 l s%'\}  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 =q[ynZ8O\w  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 M->#WGl\B  
z]j_,3Hff  
y tTppmJF  
},#AlShZu  
7. 偏振敏感光栅的分析 >uE<-klv  
[ * !0DW`  
 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。 B&}lYo  
 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) 8qT^=K $  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
w7~&Xxa/  
8. 利用参数优化器进行优化 !X=93%  
mOb@w/f  
\*c=bz&l  
 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。 '(8} <(%  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 yaAg!mW  
 在该案例种,提出两个不同的目标: #?~G\Ux0/  
 #1:最佳的优化函数@193nm X$ A ]7t  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
Ub[UB%(T  
#*G}v%Ow/u  
9. 优化@193nm ,|w,  
Nl{on"il  
<O{G&  
 初始参数: cN)noGkp  
 光栅高度:80nm ,;yaYF 6|/  
 占空比:40% Gn<e&|4>i}  
 参数范围: tz2$j@!=  
 光栅高度:50nm—150nm 1c`Yn:H^  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) mQ\oR|  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 yRz l}  
"p&4Sn3T2?  
+sXnC\  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 Y7`Dx'x  
 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。 `[tYe<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 o|V=3y Ok  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ; $UB@)7%  
T"E%;'(cp)  
10. 优化@193nm结果 dz?Ey~;M  
5_SxX@fW %  
Fh.Z sPn,m  
 优化结果: 4*Z>-<W=  
 光栅高度:124.2nm fjS#  
 占空比:31.6% S|_lb MZM  
 Ex透过率:43.1% dVBr-+  
 偏振度:50.0 #}8gHI-9%  
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。 N ^H H&~V  
r7v 1q  
 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。 2O`s'&.h  
 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。 $"Nqto~  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ~uJO6C6A  
m_UzmWF  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 I@q4D1g  
1@`mpm#Y  
!r+SE  
 初始参数: <:~'s]`zf  
 光栅高度:80nm E D_J8 +  
 占空比:40% \p!mX|  
 参数范围: ra{HlB{  
 光栅高度:50nm—150nm 0j[%L!hny  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) It8@Cp.dU  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% BEii:05  
1!2,K ot  
1$uO%  
 优化结果: P L*kjrLu7  
 光栅高度:101.8nm &fwb?Vn4  
 占空比:20.9% -}Gk@=$G  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) X6o iOs  
 偏振对比度:50.0 .T7S1C $HP  
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。 Fx@@.O6  
],Y+|uX->  
12. 结论 )>WSuf j  
M"z3F!-j  
 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) 3HB(rTw  
 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 *AI?md  
(如Downhill-Simplex-algorithm) (k>I!Z/&2  
 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。 @4j!M1} 4  
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