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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。 mM6g-)cV  
;0)|c}n+.5  
1. 线栅偏振片的原理 7=$@bHEF#*  
vr/O%mDp  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 D..dGh.MY  
2. 建模任务 \S]"nHX  
J>H$4t#HX  
IK:F~I  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 O8&=qZ6T  
 偏振元件的重要特性: xY3 KKje  
 偏振对比度 3J^"$qfSn  
 透射率 -k$*@Hq  
 效率一致性 r2KfZ>tWg"  
 线格结构的应用(金属)
;7Hse^Oc  
WtT* 1Z  
3. 建模任务 RW4}n< 88  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
C'6 yt  
4. 建模任务:仿真参数 yvPcD5s5  
9VEx0mkdd  
偏振片#1: f)~j'e  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 X:aLed_{f  
 高透过率(最大化) z.NJu q  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) Bh'_@PHP  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) qDMVZb-(#  
偏振片#2: av}Giz  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 q9cN2|:  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 @ m' zm:  
 光栅周期:100nm C}i1)   
 光栅材料:钨 <Cbah%X  
9 n(.v}  
5. 偏振片特性 0j =xWC  
$#b@b[h<w  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 'U9l  
P^wDt14>  
cip"9|"  
w=dTa5  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) I}?+>cf  
2X:OS/  
)SX2%&N  
f WUFCbSU  
6. 二维光栅结构的建模 ;9WS#>o  
Thlqe?  
;x]CaG)f  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 }^ g6Y3\  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 - &AgjzN!  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 5$Q}Zxh  
 BZ'63  
/o$C=fDF  
" [Z'n9C  
7. 偏振敏感光栅的分析 z0yPBt1W  
W%6Y?pf)z  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 #i t)  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) +2qCH^80  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
T>$S&U  
8. 利用参数优化器进行优化 ,Q7W))j  
*bOgRM[  
u3[A~V|0=  
 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。 ^]{)gk8P~2  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Eku+&f@RB  
 在该案例种,提出两个不同的目标: vVA)x~^  
 #1:最佳的优化函数@193nm /=+y[y3`  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
+dw=)A#/  
>EVY,  
9. 优化@193nm IP#?$X  
_? aI/D  
JBvMe H5  
 初始参数: ees^j4  
 光栅高度:80nm gwAZ2w  
 占空比:40% " M+g=  
 参数范围: 0@BhRf5  
 光栅高度:50nm—150nm a7Xa3 vlpO  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) h#e((j3-2Z  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 x/)o'#d$|l  
<kc9KE  
!_a@autj  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 dPVl\<L1  
 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。 Xy[*)<  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 [f8mh88 r  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 3-%F)@n  
+|iJQF  
10. 优化@193nm结果 K:<0!C!  
#rps2nf.j  
S.E'fc1  
 优化结果: d i;Fj  
 光栅高度:124.2nm 5GHW~q!Zo\  
 占空比:31.6% =Zt7}V  
 Ex透过率:43.1% Z~s"=kF,  
 偏振度:50.0 $+%eLx*  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 i*3*)ly  
+~Lt;xNFk  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 Vs:x3)m5j  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 v ?OIK=Xm  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 v"~0 3-SX  
#[<XN s!"  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 U~nW>WJ+.  
.!><qV g  
'|jN!y^ 2p  
 初始参数: X1N*}@:/  
 光栅高度:80nm w~lxWgaY7  
 占空比:40% ;vkk$ -  
 参数范围: Y \oz9tf8  
 光栅高度:50nm—150nm [<!4 a  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) :Qd{V3*]  
 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% dJYW8pcKT  
J;mvD^`g  
{CVn&|}J  
 优化结果: RY\[[eG  
 光栅高度:101.8nm V39`J*fI  
 占空比:20.9% \l d{Z;e  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) cCWk^lF],  
 偏振对比度:50.0 nN|1cJ'.Fk  
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。 y wf@G; fK  
:TTZ@ q  
12. 结论 !92zC._  
$Lf-Gi  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) 9U=~t%qW$  
 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 /P}Wp[)u  
(如Downhill-Simplex-algorithm) 0.4Q-?J  
 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。 ta)'z@V@g  
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