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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。 kqQphKkL  
R%qX_m\0  
1. 线栅偏振片的原理 4RlnnXY  
3x,Aczb  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 M^Q&A R'F  
2. 建模任务 h5<T.vV  
^ yY{o/6  
f2BS[$oV4  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ;L#L Dk{Za  
 偏振元件的重要特性: R (t!xf  
 偏振对比度 V+P8P7y37B  
 透射率 ,<`|-oa  
 效率一致性 5?<|3  
 线格结构的应用(金属)
rE!G,^_{  
ViCg|1c  
3. 建模任务 mjWp8i  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
Z $ p^v*y  
4. 建模任务:仿真参数 de*,MkZN  
f0:EQYYZ  
偏振片#1: K<Yn_G  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 ~ra#UG\Y8  
 高透过率(最大化) /h{go]&Nb  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) ^yzo!`)fso  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) =d:R/Z%,  
偏振片#2: <K|3Q'(S  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 & y#y>([~  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ~gSF@tz@  
 光栅周期:100nm %4QoF  
 光栅材料:钨 Lf$Q %eM0  
N]3-L`t  
5. 偏振片特性 ?CcR 7l  
,%"\\#3S  
 偏振对比度:(要求至少50:1) /1[}G!  
z226yNlS  
03i?"MvNo  
P_:?}h\  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) yVu^ >  
k)<~nc-  
+ZD[[+  
WHhR )$zC  
6. 二维光栅结构的建模 jQH5$  
w>/pQ6=OFR  
$1Q3Y'Q9  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 uFA|r X  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 i'eYmm96Q  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 , }xpYq_/  
XL"v21X  
|j.KFu845  
,6cbD  
7. 偏振敏感光栅的分析 X r  
Zu [?'  
 可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 h4$OXKme?  
 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) Sop Ntcu!  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
c(_oK ?  
8. 利用参数优化器进行优化 '6d D^0dZ  
'Wx\"]:  
Kq@m?h  
 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。 @xW"rX#7f  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 .MzP}8^  
 在该案例种,提出两个不同的目标: &y+PSa%n  
 #1:最佳的优化函数@193nm \( Gf+  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
w|hyU4- ^  
Nd]%ati?  
9. 优化@193nm 3; -@<9  
Aoy1<8WP%  
cx1WGbZ  
 初始参数: UG^?a  
 光栅高度:80nm "p6:ekw  
 占空比:40% y(wqcDok|n  
 参数范围: FS]+s>  
 光栅高度:50nm—150nm O>o}<t7  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x1&b@u  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 YWn6wzu%Vc  
hq&  
; ei<Q =[  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 9L)&n.t1  
 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。 0.{oA`5N  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 oE|u;o  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 %gne%9nn  
`pv89aO  
10. 优化@193nm结果 U d=gdsL  
7}iewtdy,  
Y/eN)  
 优化结果: rz%[o,s  
 光栅高度:124.2nm J:TI>*tn  
 占空比:31.6% w7*b}D@65\  
 Ex透过率:43.1% 1X!f!0=g+  
 偏振度:50.0 *nUpO]  
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。 -XDP-Trk  
3Av(|<cR  
 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。 6GrMcI@hS  
 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。  <*6y`X  
 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。 #K,qF*  
;o)`9<es!2  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 @qr3v>3X<  
lo]B 5_en  
Ow .)h(y/  
 初始参数: -R8!"~o  
 光栅高度:80nm $=QGua V  
 占空比:40% 3{#pd6e5  
 参数范围: 2I(@aB+  
 光栅高度:50nm—150nm #3:'lGBIK  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ph&H*Mc  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% "<n"A7e  
C4SD  
YV_I-l0  
 优化结果: Mbi+Vv-  
 光栅高度:101.8nm >"$-VY6i  
 占空比:20.9% ]JCB^)tM  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) pil*/&pB  
 偏振对比度:50.0 n+F-,=0  
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。 t[yD8h  
4kY{X%9  
12. 结论 x ;?1#W  
<"|<)BGeI  
 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) ZD] '$  
 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 ]!Aze^7;  
(如Downhill-Simplex-algorithm) s:Ql](/B#  
 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。 fz?Wr: I  
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