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infotek 2021-11-26 10:04

紫外光栅偏振片的参数优化

案例315(3.1) y GT"k,a  
p18-yt; 1  
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。 l " pCxA  
F7^8Ej9*a  
1. 线栅偏振片的原理 }X$vriW  
`J[(Dx'y=t  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 /*`BGNkYY  
2. 建模任务 +L;[-]E8  
/D`M?nD7  
!H{)L@f  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 "Ol;0>$  
 偏振元件的重要特性: 2FD[D `n]f  
 偏振对比度 VH4P|w[YF  
 透射率 OHssUt  
 效率一致性 p|,K2^?Y  
 线格结构的应用(金属)
Ky|Hi3?  
\hdR&f5q  
3. 建模任务 rtvuAFiH  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
g-pDk*|I,Q  
4. 建模任务:仿真参数 n} GIf&  
S+ymdZ)xZ`  
偏振片#1: [P OcO  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 @pQv}%  
 高透过率(最大化) j$T2ff6  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) XtT;UBE  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) F) {f{-@)  
偏振片#2: 9r+`j  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 (*&6XTV(  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 |O\(<n S  
 光栅周期:100nm $ 8_t.~q  
 光栅材料:钨 4S  2I]d  
P0RM df  
5. 偏振片特性 v 8{oXzyy  
?8-e@/E#x  
 偏振对比度:(要求至少50:1) miuJ!Kr'  
q]<Xx{_  
9Lk.\.  
~IE:i-Kz  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) dulW!&*No  
rMe` HM@  
?-#w [J'6  
i= ~HXr}  
6. 二维光栅结构的建模 U~Ni2|}\C9  
m f4@g05  
5PKv@Mk  
 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。 x9Gm)~  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 kt[#@M!}  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 {zbH.V[  
70 HEu@-  
L}>9@?;GW  
#A:I|Q1$g  
7. 偏振敏感光栅的分析 rRT9)wDa  
Ug_zyfr  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 oVl:./(IB  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) T%P 0M*  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
UY}lJHp0  
8. 利用参数优化器进行优化  `Yoafa  
zXcSE"   
gl]{mUZz}  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 ucoBeNsHx  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ,Oxdqxu7  
 在该案例种,提出两个不同的目标: eWwSD#N#  
 #1:最佳的优化函数@193nm lJ7k4ua\  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
Lb2Bu>  
H7l[5 ib  
9. 优化@193nm *:\QD 8^  
&]#D`u  
F>^k<E?,C  
 初始参数: SvI  
 光栅高度:80nm 3c9v~5og4  
 占空比:40% \BJnJk!%  
 参数范围: )}paQmy#  
 光栅高度:50nm—150nm !*CL>}-,  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) l8^^ O   
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 \9ap$  
_II;$_N  
VLQfuh;  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 \;P Bx &  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 + FLzK(  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 v t(kL(}v  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 t$Qav>D  
4AP<mo  
10. 优化@193nm结果 t5 5k#`Z  
N:&^ql4  
E; RI.6y  
 优化结果: u9VJ{F  
 光栅高度:124.2nm RQe#X6'h  
 占空比:31.6%  Rl 6E  
 Ex透过率:43.1% 4|Z3;;%+  
 偏振度:50.0 1lMU('r%  
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。 ri\r%x  
1}V_:~7  
 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。 L0uN|?}  
 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。 u1>|2D  
 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:?1fvVR  
eqjl$QWPJS  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 d3Y#_!)  
AZtZa'hbkQ  
D+"5R5J",  
 初始参数: se(_`a/4Q  
 光栅高度:80nm iyj&O"  
 占空比:40% +gT?{;3[i  
 参数范围: Ym!Ia&n  
 光栅高度:50nm—150nm |yQ3H)qB#  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) yNI} =Z  
 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% ?b2%\p`"  
:Fm+X[n  
=">O;L.xj  
 优化结果: +B*ygv:  
 光栅高度:101.8nm WO_cT26Y  
 占空比:20.9% Y_f6y 9?ZE  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) }R.cqk\qa^  
 偏振对比度:50.0 OGh b Ha  
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。 %.<w8ag  
_RjM .  
12. 结论 0}HKmEM  
9<-AukK 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) f*kT7PJG  
 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 j1<@ *W&b  
(如Downhill-Simplex-algorithm) e 0!a &w  
 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。 P1H`NOC  
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