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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。 "^j>tii  
g6t"mkMY L  
1. 线栅偏振片的原理 k,F"-K+M  
$q?$]k|M`  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 M,5j5<7  
2. 建模任务 %.v{N6  
ZIR0PQh\  
O=cxNy-I  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 .{KjEg 6  
 偏振元件的重要特性: &GTI  
 偏振对比度 s.Y4pWd5@  
 透射率 pL=d% m.W  
 效率一致性 moj ]j`P5a  
 线格结构的应用(金属)
=WdaxjenZ/  
^efb 5  
3. 建模任务 sxKf&p;  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
d,vNem-Z*L  
4. 建模任务:仿真参数  MTER(L  
WL,&-*JAW  
偏振片#1: \6?A!w~6  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ]?1Y e8>Y<  
 高透过率(最大化) k#Of]mXXz  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Z v_.na/^K  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) X=JmF97  
偏振片#2: &;,,H< p  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 kd:$oS_*s  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 NgCuFL(Ic  
 光栅周期:100nm EFuvp8^y  
 光栅材料:钨 \I-#1M  
f %lD08Sl  
5. 偏振片特性 .roqEasu8  
<}U'V}g  
 偏振对比度:(要求至少50:1) {Sl57!U5  
GuZ ( &G6*  
X{n- N5*  
q+ KzIde|%  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) aSuM2  
o*x*jn:hm  
l+V,DCE  
9 3+"D`  
6. 二维光栅结构的建模 9`jcC-;iv  
cfox7FmW  
tt?58dm|  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 I KtB;  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 N"/-0(9[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 h mx= 35  
&R|/t :DN  
scuHmY0  
+x9cT G  
7. 偏振敏感光栅的分析 L@75- T  
ONNpiK-  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 cYx4~V^  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) wiaX&-c]8  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
QB:i/9  
8. 利用参数优化器进行优化 >{eCh$L  
{mWui9 %M  
Ftw;Yz  
 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。 <PPNhf8  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 xvzr:p P  
 在该案例种,提出两个不同的目标: J$4wL F3  
 #1:最佳的优化函数@193nm JG C=(;  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
|9"p|6G?B  
!3mA 0-!+  
9. 优化@193nm +,o0-L1D  
Y+4o B  
ky 8ep  
 初始参数: N=:5eAza  
 光栅高度:80nm Ngr/QL]Q  
 占空比:40% O8|5KpXd@  
 参数范围: nf 1#tlIJd  
 光栅高度:50nm—150nm K.G$]H  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) f:g,_|JD$  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 22kpl)vbU  
OmM=o*d  
w;Q;[:y  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 9Rm/V5  
 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。 bX.ja;;   
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 MYBx&]!\  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 QDpEb=|S  
< Dx]b*H  
10. 优化@193nm结果 kOvDl!^  
$?,a[79  
s5RjIa0$7  
 优化结果: < RCLI|  
 光栅高度:124.2nm IHgeQ F ~  
 占空比:31.6% ^xf<nNF:p  
 Ex透过率:43.1% l5+gsEux]  
 偏振度:50.0 @fu M)B1"  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 :K\mN/ x  
%/>xO3"T  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 {bO|409>W  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 ]"c+sMW  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 e4~>G?rM_  
tbnH,*  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 %>gW9}kB  
Soie^$ Y  
8/z3=O&  
 初始参数: +0),xu  
 光栅高度:80nm @/r^%G  
 占空比:40% 7PR#(ftz  
 参数范围: '0$?h9"  
 光栅高度:50nm—150nm 7bxA]s{m  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) OB ~X/  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% 4tSv{B/}  
mDh1>>K'~  
9WJz~SP+vR  
 优化结果: K[chjp!$l  
 光栅高度:101.8nm do uc('@  
 占空比:20.9% 3~e8bcb  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) "P)*FT  
 偏振对比度:50.0 TO2c"7td  
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。 1<ro7A4hK  
PSawMPw  
12. 结论 X7L8h'(@  
UD~p'^.m_  
 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) fw oQ' &  
 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 1 nvTce  
(如Downhill-Simplex-algorithm) `nUO l  
 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。 2 xw6 5z  
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