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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。 \vJ0Mhk1  
ZH|q#< {l  
1. 线栅偏振片的原理 {?Nm"#  
I-}ms  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 |gWA'O0S  
2. 建模任务 tkH]_cH'w  
B~E">}=!  
W+GC3W   
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 o">~ObR  
 偏振元件的重要特性: '#yqw%  
 偏振对比度 4Z>gK(  
 透射率 Pro?xY$E)  
 效率一致性 _  xym  
 线格结构的应用(金属)
5'NNwc\  
<{k`K[)  
3. 建模任务 "AZ|u#0P  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
(c)=Do=  
4. 建模任务:仿真参数 !(7m/R  
^8EW/$k  
偏振片#1: aoZ| @x  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 5q*s_acQ  
 高透过率(最大化) l;KrFJ6  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) >I0;MNX  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) p:TE##  
偏振片#2: /='0W3+o*L  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 "5L?RkFi\  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ZT@=d$Z&t  
 光栅周期:100nm z &X l  
 光栅材料:钨 .SjJG67OyA  
D h;5hu2"  
5. 偏振片特性 SGSyO0O  
/6Q]f  
 偏振对比度:(要求至少50:1) nKzm.D gt_  
41Z@_J|&  
=]]1x_GB  
pJvPEKN  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) s2"`j-iQ  
iAZ8Y/  
'x{oAtCP9  
e2v`  
6. 二维光栅结构的建模 J/'Fj?  
 u&#>)h  
>({qgzV`  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 -'g> i  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1R3,Z8j'  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `v!. ,Yr  
+Ps.HW#NY  
Sc]K-]1(H  
lwq:0Rj@Q  
7. 偏振敏感光栅的分析 ns%gb!FBJX  
. 2$J-<O  
 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。 kW)3naUf<  
 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) o3dqsQE%  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
#Z1-+X8P  
8. 利用参数优化器进行优化 o[cOL^Xd1  
f]8MdYX(  
y62f{ks_/  
 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。 RbL?(  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 e?.j8 Q ~  
 在该案例种,提出两个不同的目标: >2znn&g Z  
 #1:最佳的优化函数@193nm =}#yi<Lt  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
84QOW|1  
gMI%!Y  
9. 优化@193nm 0TmEa59P  
VIz(@  
U;#KFZ+~  
 初始参数: -n.m "O3  
 光栅高度:80nm gSwV:hm  
 占空比:40% e&;e<6l&{  
 参数范围: 04-_ K  
 光栅高度:50nm—150nm a2B71RT~  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) E%bhd4$G  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 KMwV;r  
BQ0?B*yqd  
IFTNr2I  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 \W .CHSD  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 YbU8 xq  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ;[::&qf  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 KkZx6A)$u  
4C=W~6~  
10. 优化@193nm结果 Uw("+[5O0  
LZn'+{\`  
=@Oo3*>  
 优化结果: G1 "QX  
 光栅高度:124.2nm ByY2KJ7  
 占空比:31.6% 'IX1WS&\"  
 Ex透过率:43.1% &#2&V>pE  
 偏振度:50.0 BuV71/Vb{Q  
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。 J _O5^=BP  
!:|*!  
 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。 *)Qv;'U=rn  
 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。 %*gf_GeM  
 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} k;(rb  
==[=Da~  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 n{;Q"\*Sg  
RE;A 0E_3  
rw'+2\  
 初始参数: F-/z@tM  
 光栅高度:80nm j+_fHADq  
 占空比:40% 3%+ ~"4&  
 参数范围: L~6%Fi&n4  
 光栅高度:50nm—150nm |Mq+QDTTw~  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Ljd`)+`D  
 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% 5!F;|*vC8  
C#U(POA  
",b:rgpRp  
 优化结果: "ioO_  
 光栅高度:101.8nm 0)WAQt\/  
 占空比:20.9% yl-:9|LT  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) XZIapT  
 偏振对比度:50.0 v1:.t  
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。 Vu5?;|^:  
-$Z1X_~;)<  
12. 结论 X+;[Gc}(W  
[ \_o_W  
 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) {U=J>#@G  
 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 <K[y~9u  
(如Downhill-Simplex-algorithm) U>PZ3  
 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。 V9oBSP'kt  
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