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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。 (^)(#CxO  
0T:U(5Y9  
1. 线栅偏振片的原理 A] f^9F@  
p$XvVzW#<  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 RJD(c#r$  
2. 建模任务 {_jbFJ  
e1R<+`]  
LH q~`  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 IG8I<+<o  
 偏振元件的重要特性: nS^,Sq\Ak  
 偏振对比度 [5MV$)"!j  
 透射率 8iUKG  
 效率一致性 'u:J "  
 线格结构的应用(金属)
p!`S]\XEB  
iz6+jHu'l  
3. 建模任务 mf gUf  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
kclZ+E  
4. 建模任务:仿真参数 'RIx}vPf  
!<5Wi)*  
偏振片#1: <im<0;i&e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 %07vH&<C.  
 高透过率(最大化) %Lfy!]Ru  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) m]ALW0  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) BvpUcICJ  
偏振片#2: >q1rdq  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 WWVQJ{,}  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 "bvob G  
 光栅周期:100nm h&EF)~G  
 光栅材料:钨 5Ln !>,  
"lBYn2W  
5. 偏振片特性 qfgw^2aUa  
|h2=9\:]  
 偏振对比度:(要求至少50:1) zQsW*)L  
ce1U}">11  
?s9f}>  
eY'RDQa  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) #UqE %g`J  
HurF4IsHk  
Zy^ wS1io  
aj$&~-/ R  
6. 二维光栅结构的建模 6=jL2cqx  
Lz`_&&6  
3q0S}<h al  
 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。 bHioM{S  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 'TDp%s*;  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 )xYGJq4  
gq&jNj7V  
K5(:0Q.5y  
mZL0<vU@^  
7. 偏振敏感光栅的分析 .;%`I  
=nG>aAG  
 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。 \m~Oaf;$  
 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) $&. rS.*  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
sO8F0@%aH(  
8. 利用参数优化器进行优化 CjmF2[|  
jUrUM.CJ\N  
4-W~ 1  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 kFQx7m  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ic?(`6N8  
 在该案例种,提出两个不同的目标: !'kr:r}gg  
 #1:最佳的优化函数@193nm *\$ko)x?c  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
3F{R$M}  
\!Ap<  
9. 优化@193nm ;Bne=vjQp  
#++D|oE  
$x(p:+TI\4  
 初始参数: x3 01uf[  
 光栅高度:80nm h%Uq  
 占空比:40% XiAflO  
 参数范围: ~R~MC(5N[  
 光栅高度:50nm—150nm *:Y9&s^6j  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]1|OQYG  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 B1z7r0Rm,  
rh6 e  
Ft?Y c 5  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 $~'G<YYF4  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 dG}*M25  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 fY 10a_@x  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ]N6UY  
/7K7o8g  
10. 优化@193nm结果 921s'"  
*I`Eb7 ^  
8D`TN8[W  
 优化结果: ,gIeQ!+vy  
 光栅高度:124.2nm /_tN&[  
 占空比:31.6% (O'O #AD  
 Ex透过率:43.1% Q*R9OF  
 偏振度:50.0 8FgF6ip  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 =Kt!+^\")  
^2"w5F  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 E{[>j'dwc  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 DU:+D}v l  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 ,-1d2y  
q `L}\}o  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 kvam`8SeL  
,~XAV ;+  
f!JSb?#3  
 初始参数: Hh &s.ja  
 光栅高度:80nm z"V`8D  
 占空比:40% >UV?n XP}  
 参数范围: NtQ#su$  
 光栅高度:50nm—150nm |i- S}M  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "_ON0._(/  
 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% ?7w7Y;FuR  
j]6YLM@5$  
Hx ojxZwm  
 优化结果: 7h\U}!  
 光栅高度:101.8nm ab*O7v  
 占空比:20.9% +3?.Vb%jY  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) }\vw>iHPX@  
 偏振对比度:50.0 %`]fZr A]#  
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。 2.&%mSN  
U6~79Hnt  
12. 结论 D^A#C<Gs  
] {=qdgJ  
 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) *%2,= p  
 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 I<hMS6$<LE  
(如Downhill-Simplex-algorithm) _sF Ad`  
 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。 ?1Uq ud  
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