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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) 6t9Q,+nJ  
o*OYZ/_L  
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。 h3rdqx1  
!#0Lo->OO  
1. 线栅偏振片的原理 wc7gOrPpm  
?Fgk$ WqC  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 A&%vog]O  
2. 建模任务 @~pIyy\_  
MY>mP  
v'`VyXetl  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5U)Ia>p  
 偏振元件的重要特性: W]E6<y'  
 偏振对比度 yPG,+uQ$.  
 透射率 !{'C.sb?~  
 效率一致性 GSzb  
 线格结构的应用(金属)
'p3JYRT$  
m$^Wyk}  
3. 建模任务 rro92(y  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
? &ie;t<7  
4. 建模任务:仿真参数 (> O'^W\3p  
yhzC 9nTH  
偏振片#1: = GUgb2TAT  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 C3EQz r`  
 高透过率(最大化) "G. L)oD  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) zu8   
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) J3Ipk-'lx  
偏振片#2: chw6_ctR>  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 K q;X(&Z  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 VF8pH <  
 光栅周期:100nm A")F7F31c  
 光栅材料:钨 lu~<pfg  
nf#;]FijB  
5. 偏振片特性 e}%~S9\UL5  
M7U:UV)  
 偏振对比度:(要求至少50:1) 8T ?=_|  
HRX}r$  
fTb&k;'LR<  
P)7:G?OTx  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) $oF0[}S  
X2CpA;#;7l  
zx:Qz  
Zb> UY8  
6. 二维光栅结构的建模 A HnXN%m  
XcN"orAo  
R@ksYC3 F  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 N]yh8"7X  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 D^]g`V*N  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Tj0qq.  
< cNJrer  
+5AWX,9,-  
#8xP,2&zf  
7. 偏振敏感光栅的分析 =i'APeNaQ  
FU]jI[  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 C/34K(  
 偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) jU~q~e7Te  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
UNK}!>HD  
8. 利用参数优化器进行优化 [S Jx\Os  
JDbRv'F:(  
/6Bm <k%  
 利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 42E%&DF  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 ;ZOu-B]q  
 在该案例种,提出两个不同的目标: H3Ws$vl9n  
 #1:最佳的优化函数@193nm tk]>\}%  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
Veeuw  
,)u1r3@I^  
9. 优化@193nm wk+| }s  
Pk2=*{:W  
GXk]u  
 初始参数: <m"fzT<"  
 光栅高度:80nm 9(-f)$u  
 占空比:40% 7{W#i<W  
 参数范围: o5h*sQ9  
 光栅高度:50nm—150nm }0okyGg>q  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) rt8"U <~  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g#*LJ `1  
z^,P2kqK_  
!-tP\%'  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 x->H~/  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 T<ka4  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 E'g?44vyw  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Xtk3~@  
%4$J.6M  
10. 优化@193nm结果 vV PK  
}5b,u6  
rbw~Ml0  
 优化结果: dy"7Wl]hi7  
 光栅高度:124.2nm ~pt#'65}:  
 占空比:31.6% X$A[~v  
 Ex透过率:43.1% NG+%H1!$_  
 偏振度:50.0 "wi}/,)  
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。 zE8qU;  
]39])ul  
 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。 *L{^em#b  
 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。 q;Rhx"x>T  
 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。 p3Z[-2I  
\Dx5=Lh  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Ewq7oq5:  
-IE=?23Do?  
zq Cr'$  
 初始参数: ,>3b|-C-  
 光栅高度:80nm wl N l|+ K  
 占空比:40% $aC%&&+wG  
 参数范围: {>h,@  
 光栅高度:50nm—150nm v"x'rx#  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2=RQ,@s  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% [M#I Nm}  
rD!UP1Nb  
:G4)edwe  
 优化结果: W<\*5oB%H  
 光栅高度:101.8nm |'QgL0?  
 占空比:20.9% 1 ~s$<  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) y.aeXlc[  
 偏振对比度:50.0 z{ (c-7*  
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。 j"Z9}F@  
L"It0C  
12. 结论 j&l2n2z  
}>yQ!3/i  
 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) v$~ZT_"(9  
 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 QI4a@WB]ok  
(如Downhill-Simplex-algorithm) \E8CC>Jd  
 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。 czcsXBl[  
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