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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。 9d659i C  
/& {A!.;  
1. 线栅偏振片的原理 kd(8I_i@  
ORw,)l  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 Np9<:GF1  
2. 建模任务 s?}e^/"v  
(k.[GfCbD  
7t0=[i  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ]y '>=a|T  
 偏振元件的重要特性: b94DJzL1z  
 偏振对比度 B hGu!Y6f  
 透射率 G `61~F%  
 效率一致性 U(g:zae  
 线格结构的应用(金属)
hd<c&7|G'  
YnAm{YyI  
3. 建模任务 `iNSr?N.  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
<{cQM$ #  
4. 建模任务:仿真参数 ASySiHz  
hx%v+/  
偏振片#1: mxC;?s;~  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 /nNN,hz  
 高透过率(最大化) *)T^Ch D,  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 2r?G6D|  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) $a"Oc   
偏振片#2: 0&|\N ? 8_  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 l<LI7Z]A  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 <0&*9ZeD  
 光栅周期:100nm O KR "4n:  
 光栅材料:钨 6ojo :-%Vf  
)23H1  
5. 偏振片特性 [D4SW#  
<uw9DU7G  
 偏振对比度:(要求至少50:1) m8hk:4Ae  
?mxMk6w  
.jE{3^  
9IfmW^0  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /]Md~=yNp  
&.Qrs :U  
oIzj,v8$  
qiBVG H  
6. 二维光栅结构的建模 @9RM9zK.q  
6}Ci>_i4#  
jcf7n`L  
 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。 |{NYkw  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8^+%I/S$  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ~-Qw.EdC  
A[{yCn`tM  
u^I|T.w<r6  
ZG8DIV\D7  
7. 偏振敏感光栅的分析 kv{za4,&  
oY3;.;'bk  
 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。 )g%d:xI  
 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) O-hAFKx  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
LCKV>3+_#  
8. 利用参数优化器进行优化 R.1.)P[  
\?k'4rH  
:{l_FY436  
 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。 z,p~z*4  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 A]oV"`f  
 在该案例种,提出两个不同的目标: `mJ6K&t$<  
 #1:最佳的优化函数@193nm []1C$.5DD  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
6 V=9M:  
D'Df JwA  
9. 优化@193nm bwMm#f  
.[OUI  
U$A]8NZ$S  
 初始参数: Z=o2H Bm7  
 光栅高度:80nm z$. 88 ^  
 占空比:40% u `6:5k  
 参数范围: ?GR"FmB(  
 光栅高度:50nm—150nm })Vi  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ndMA-`Ny,  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 7[XRd9a5(  
>} i  E(  
U!\.]jfS  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 _)m]_eS._  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 "]Xc`3SM  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ;[OH(!  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 {cVEmvE8  
}WXi$(@v  
10. 优化@193nm结果 f 6>b|k~  
@lrztM  
c<Tf 2]vZE  
 优化结果: V {ddr:]4  
 光栅高度:124.2nm &d^m 1  
 占空比:31.6% 8'io$ 6d=  
 Ex透过率:43.1% uz jU2  
 偏振度:50.0 "J_9WUN  
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。 M%P:n/j  
>U27];}y  
 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。 y _k l:Ssa  
 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。 <6 Uf.u`  
 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。 }00BllJ  
Txb#C[`  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 _F|Ek;y%  
GH$pKB  
[5Mr@f4I  
 初始参数: 'e'cb>GnA  
 光栅高度:80nm ope^~+c~\  
 占空比:40% 12gU{VD  
 参数范围: f?X)k,m  
 光栅高度:50nm—150nm Y O}<Ytx  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @Qt{jI !  
 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% ')<hON44EX  
PIS2Ed]  
i5@ z< \  
 优化结果: >@ .  
 光栅高度:101.8nm p}U ~+:v  
 占空比:20.9% {8bSB.?R  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) a~y'RyA  
 偏振对比度:50.0 B>P{A7Q  
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。 &7tbI5na@  
\d`h/tHk  
12. 结论 U26}gT)  
}a(dyr`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) ?)d~cJ  
 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 5 #E`=C%  
(如Downhill-Simplex-algorithm) ,/|T-Ka  
 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。 suDQ~\ n  
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