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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。 ?0tg}0|  
TQ Vk;&A  
1. 线栅偏振片的原理 WA{igj@\  
ntiS7g e1  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Hh<H~s [  
2. 建模任务 5/48w-fnZ  
J( }2Ua_  
wN 2+3LY{  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +Qs]8*^?;  
 偏振元件的重要特性: N!A20Bv  
 偏振对比度 'nJF:+30ZH  
 透射率 x^f<G 6z  
 效率一致性 ;?6vKpj;  
 线格结构的应用(金属)
HDyf]2N*N  
od;-D~  
3. 建模任务 :fRXLe1=  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
Vs>Pv$kW  
4. 建模任务:仿真参数 _MBa&XEM  
<J[ le=  
偏振片#1: C \ Cc[v  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Fc[KIG3@  
 高透过率(最大化) yIw}n67  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 2`yhxO  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) BT_]=\zi  
偏振片#2: -F[8 ZiZ  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ]5W$EvZ9)  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 WSThhI  
 光栅周期:100nm BEZ~<E&0H  
 光栅材料:钨 ! \] ^c  
,RP-)j"Wff  
5. 偏振片特性 [^>XR BSm  
}E`Y.= S  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 95;{ms[  
}v(wjD  
c? ::l+  
)W@u g,y  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \j)Evjw  
J )1   
vwR_2u  
pjl%Jm  
6. 二维光栅结构的建模 E}^V@ :j>  
Z\$Hg G  
];r! M0  
 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。 Z:b?^u4.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 OhF55,[  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 :\](m64z;  
~%hdy @  
%cNN<x8  
~cz}C("Z  
7. 偏振敏感光栅的分析 $+gQnI3w  
!3Dq)ebBz  
 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。 4^_6~YP7  
 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) Rq4; {a/j  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
=4y gbk  
8. 利用参数优化器进行优化 D(cD8fn,J  
,n|si#  
Iil2R}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。 Xz]l#w4 Pp  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 -oD,F $Rb  
 在该案例种,提出两个不同的目标: s"L&y <?)  
 #1:最佳的优化函数@193nm kuY^o,u-1e  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
whI{?NP  
o$_0Qs$  
9. 优化@193nm UhB +c  
:4AQhn^;"  
rcnH^P  
 初始参数: OM'iJB6=  
 光栅高度:80nm +cpb!YEAb  
 占空比:40% 5hs_k[q  
 参数范围: FT).$h~+4  
 光栅高度:50nm—150nm S)CsH1Q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) gt4GN`-k  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 a=S &r1s>  
5!0iK9O  
HOW<IZ^  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 yoE-a  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 {R$`YWk  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 -:}vf?  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Q\oa<R D5  
j/v>,MM  
10. 优化@193nm结果 N=mvr&arP  
pEB3 qGA  
tpI/I bq  
 优化结果: ]dycesc'  
 光栅高度:124.2nm gx\V)8Zr  
 占空比:31.6% 0%xktf  
 Ex透过率:43.1% V[ UOlJ  
 偏振度:50.0 D5zc{) /  
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。 vc#o(?g  
b+s'B4@rb  
 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。 &{)<Q(g  
 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。 a[ULSYEi  
 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。 ? Fqh i  
)Rr6@o  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 #rHMf%0  
~B<\#oO  
{/[@uMS_6]  
 初始参数: O"9t,B>=i  
 光栅高度:80nm $.,PteYK  
 占空比:40% )\U:e:Zae  
 参数范围: jMT[+f  
 光栅高度:50nm—150nm ?[Yn<|  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .+7n@Sc  
 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% /cS8@)e4  
]H`wE_2tu  
t%@iF U;}  
 优化结果: pbzt8 P[  
 光栅高度:101.8nm G>~/  
 占空比:20.9% `n+uA ~  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) LM<*VhX  
 偏振对比度:50.0 .]9`eGVWj  
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。 EXdX%T\  
1@Ba7>%'  
12. 结论 jLFaf#G]  
VnuG^)S  
 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) -O} )Y>=}  
 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^|a"  
(如Downhill-Simplex-algorithm) zkt~[-jm}  
 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。 \t{iyUxY  
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