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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。 B &)wJG  
A~8-{F 31  
1. 线栅偏振片的原理 da$ErN '{  
}QJ6"s  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 "SV/'0  
2. 建模任务 8b $e)  
\5F {MBx !  
W 6CNMI]  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @eRv`O"  
 偏振元件的重要特性: =2d h}8Mz  
 偏振对比度 _%<q ZT  
 透射率 /?:q9Wy  
 效率一致性 27UnH: =  
 线格结构的应用(金属)
G V%@A  
U z MIm  
3. 建模任务 t,qz%J&a  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
'e7;^s  
4. 建模任务:仿真参数 *"j3x} U<  
Yu|L6#[E  
偏振片#1: I(+%`{Wv  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 Ml+O - 3T  
 高透过率(最大化) -nk0Q_7N  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) 0vcFX)]yW  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) zG~nRt{4  
偏振片#2: A@n//AZM  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 E1>zKENN;  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 /Xw wB  
 光栅周期:100nm g y1i%  
 光栅材料:钨 YJB f~0r  
>>0c)uC|W  
5. 偏振片特性 5}`e"X  
iIU>:)i  
 偏振对比度:(要求至少50:1) oY7 eVuz  
{_X&{dZLX  
G4)X~.Fy  
t+n+_X  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) <_-8)abK  
>Q|S#(c  
hi9@U]H#  
{_]<mwd  
6. 二维光栅结构的建模 -\}Ix>  
.0]Odf:@  
(J`EC  
 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。  ehQ~+x  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 1'9YY")#  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 *x&y24  
JAI;7  
2R`}}4<Z  
HH'5kE0;d  
7. 偏振敏感光栅的分析 j'|`:^ Sy  
\m1jV>q  
 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。 vaj-|&  
 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) A@JZK+WB}  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
ph=U<D4  
8. 利用参数优化器进行优化 gR8vF  
*\F,?yU  
;.b^A  
 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。 xi"Ug41)  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 +U,>D +  
 在该案例种,提出两个不同的目标: o'p[G]NQ1o  
 #1:最佳的优化函数@193nm RTvzS]  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
w}``2djR'W  
;>B06v  
9. 优化@193nm f`8mES'gc8  
pn4~?Aua0/  
$nW^Gqwj]1  
 初始参数: |iB svI:  
 光栅高度:80nm 'Mm=<Bh  
 占空比:40% :*s+X$x,<  
 参数范围: $#d.@JWi  
 光栅高度:50nm—150nm hS +R /7  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) uM('R;<^  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 dSIZsapH  
-XARew  
=CjN=FM  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 wv_<be[?*  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 2Jc9}|,  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 {]dH+J7  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 };@J)}  
TeWpdUCO  
10. 优化@193nm结果 P0XVR_TJf  
4+15`  
f3HleA&&  
 优化结果: LjMhPzCp  
 光栅高度:124.2nm L64cCP*  
 占空比:31.6% c %.vI  
 Ex透过率:43.1% r&c31k]E  
 偏振度:50.0 ,Frdi>7 ~  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 wQ/Z:  
\Yd 0oe82  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 c-hhA%@Wq  
 由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 YUsMq3^&  
 因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 7T}r]C.  
j9/Ev]im|F  
11. 300nm到400nm波长范围的优化  = ~^  
DX%D8atrr  
*;y n_zg  
 初始参数: Y+'522er  
 光栅高度:80nm Qv>rww]  
 占空比:40% E5F0C]hq  
 参数范围: >*cg K}!@  
 光栅高度:50nm—150nm Jdp@3mP  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <tp#KZE  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% Wx-vWWx*Q  
S2*ER  
KK4"H]!.  
 优化结果: VPqMbr"L[  
 光栅高度:101.8nm ?\$\YX%/p  
 占空比:20.9% 8  }(ul  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) aj)?P  
 偏振对比度:50.0 njN]0l{p  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 zm('\KvT  
C ^hCT  
12. 结论 -S,xR5  
WbP*kV{  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) j}$Up7pW  
 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 zr5(nAl  
(如Downhill-Simplex-algorithm) KGoHn6jM  
 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。 Zc9j_.?*  
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