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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) +Z7th7W/,  
<3xyjX'NE  
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。 5R'TcWf#W  
uw [<5  
1. 线栅偏振片的原理 9N9 L}k b  
!>{G,\^=pT  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 U=DmsnD,  
2. 建模任务 TD1 [  
Kqp(%8mf  
!/}O>v~o  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r"``QmM  
 偏振元件的重要特性: ';TT4$(m  
 偏振对比度 <(-= 'QA  
 透射率 ),UX4%K=  
 效率一致性 Bg&i63XL$$  
 线格结构的应用(金属)
LQ(yScA@  
8TGOx%}i  
3. 建模任务 qUjmB sB  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
3HLNCt09  
4. 建模任务:仿真参数 5b!vgm#])  
|zQ4u  
偏振片#1: jT8#C=a7  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 mz @T  
 高透过率(最大化) N}pw74=1  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ?&|5=>u2}$  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) &xa(BX%,c  
偏振片#2: 7![,Q~Fy  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 O\E/. B  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~i~7 n a|  
 光栅周期:100nm IPgt|if^  
 光栅材料:钨 1QLbf*zeIW  
}._eIx"  
5. 偏振片特性 k.uMp<)D  
.2%zC & ;  
 偏振对比度:(要求至少50:1) r30 <(nF  
7on.4/;M  
@!`Xl*l  
k`0>36  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) }emN9Rj  
o Z%9_$Z  
<_3b1VhZ  
fb{`` ,nO  
6. 二维光栅结构的建模 2^^`n1?'  
R{ a"Y$  
8-BflejX  
 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。  _59huC.  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 rW+ =,L  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 a4XU?-sUh  
xZ6~Ma 2z  
i%/Jp[e\W>  
2 dAB-d:k  
7. 偏振敏感光栅的分析 QV {}K  
$lLz 3YS  
 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。 n}'=yItVL1  
 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) :/ Q   
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
b]x4o#t  
8. 利用参数优化器进行优化 /Y'Vh^9/T  
i(iXD  
5\e9@1Rc  
 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。 w+yC)Rmz  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 H`0|tepz  
 在该案例种,提出两个不同的目标: s (zL   
 #1:最佳的优化函数@193nm *QLI3B9V  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
ig/%zA*Bo  
KU8J bl*   
9. 优化@193nm t0IEaj75c  
(+B5|_xQu  
13@|w1/Z  
 初始参数: Z@3i$8  
 光栅高度:80nm O*0l+mop  
 占空比:40% M7@2^G]p  
 参数范围: B oC5E#;G  
 光栅高度:50nm—150nm ',:*f8Jk  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) /(iFcMT  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ]=>F.GE  
bI:zp!-.  
yt.F\[1  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3?1`D/  
 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。 /7}It$|nhy  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 4<k9?)~(J  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 k} |   
%`&2+\`  
10. 优化@193nm结果 vvKEv/pN7  
@JyK|.b#0  
b/C`J p  
 优化结果: X22[tqg;&  
 光栅高度:124.2nm U c@Ao:  
 占空比:31.6% g7O qX \  
 Ex透过率:43.1% H;YP8MoQ  
 偏振度:50.0 HbXPok  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 UFp,a0|  
DV<` K$ET  
 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。 ,u`B<heoLU  
 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。 Mf&{7%  
 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。 0@H|n^Md#  
TWQG591  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 Si6al78  
^yyC [Mz  
yIDD@j=l  
 初始参数: ] :BX!<  
 光栅高度:80nm i`dC G[  
 占空比:40% <8d^^0  
 参数范围: %<an9WMF  
 光栅高度:50nm—150nm Il= W,/y  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ^eR%N8Z  
 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% )6|yb65ZUX  
 B[Zjfc  
mR}6r2O2\Q  
 优化结果: S$Q8>u6Wk  
 光栅高度:101.8nm v" OY 1<8  
 占空比:20.9% n&-qaoNl  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) fO0XA"=  
 偏振对比度:50.0 /4` 0?/V  
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。 FE2f'e  
pXJpK@z  
12. 结论 h $L/<3oP6  
ML( E o  
 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) nij!1z|M  
 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 `eIenA  
(如Downhill-Simplex-algorithm) m6',SY9T  
 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。 .)<(Oj|4  
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