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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。 1 ;_{US5FR  
>&$$(Bp  
1. 线栅偏振片的原理 Rf)'HT  
."~7 \E> t  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ExN j|*  
2. 建模任务 _ff=B  
~bQFk?ZN+  
<bEN8b  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 B]A 5n8<  
 偏振元件的重要特性: $w|o@ Ml)  
 偏振对比度 [ea6dv4p  
 透射率 (Wm/$P;  
 效率一致性 =?meO0]y  
 线格结构的应用(金属)
z1Bj_u{  
Gl?P.BCW.&  
3. 建模任务 PWf{aHsr  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
p<Zs*  @  
4. 建模任务:仿真参数 B'G*y2UnG  
"wT ~$I"  
偏振片#1: IUh5r(d 68  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 3R)cbwL  
 高透过率(最大化) t 3(%UB  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) N oX_?  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ?;0nJf  
偏振片#2: lH#@^i|G  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 Fpj6Atk  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 OoAr%  
 光栅周期:100nm Nw9-pQ  
 光栅材料:钨 6MLN>)t  
MZUF! B  
5. 偏振片特性 xm%[}Dt]  
]C}u- B746  
 偏振对比度:(要求至少50:1) !.;xt L   
`-72>F;T  
,z?<7F1q=  
*_4n2<W$  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) xJ[k#?T'  
aBqe+FXp4  
/(hP7_]`2  
nLFx/5sL  
6. 二维光栅结构的建模 br34Eh  
]YisZE4s  
ooLnJ Y#  
 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。 877EKvsiC  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 , 6EZb[;g^  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 PBxK>a  
WuP([8  
M5cOz|j/*R  
RvyBg:Aj5  
7. 偏振敏感光栅的分析 t_dw}I   
SQ~N X)  
 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。 rj2r#{[  
 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) YA^wUx  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
1c<CEq:?e%  
8. 利用参数优化器进行优化 .yK\&q[<  
@n~>j&Kp  
|l6<GWG+  
 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。 Oi kU$~|  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 Q !RVD*(  
 在该案例种,提出两个不同的目标: Ww'TCWk@  
 #1:最佳的优化函数@193nm #FQm/Q<0  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
s{"`=dKT  
YmO"EWb  
9. 优化@193nm G)tq/`zNw  
L5zG0mC8  
u'$yYzBE  
 初始参数: TzevC$m;z  
 光栅高度:80nm Ry8WNVO}R  
 占空比:40% (2O} B.6  
 参数范围: 2vh!pez_  
 光栅高度:50nm—150nm BqLtTo?'  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) @ V7ooo!  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 l $p_])x  
!ulLGmUn  
qOcG|UgF  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 _M"$5 T  
 通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 '&pf  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ,rH)}C<Q+  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ^EuyvftZ  
H4y1Hpa,  
10. 优化@193nm结果 F)E7(Un`8  
.kB3jfw0,  
0'\FrG  
 优化结果: nIT^'  
 光栅高度:124.2nm l|ZzG4]+l  
 占空比:31.6% pzt Zb  
 Ex透过率:43.1% ](9{}DHV  
 偏振度:50.0 f1]AfH#  
优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 zNsL^;uT  
cT>z  
 得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 /K1$_   
 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。 ?) ,xZ1"  
 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。 ?2<6#>(7a  
Ghgv RR$  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 *nsnX/e(-  
c>U{,z  
#a'x)$2;R|  
 初始参数: 7>2j=Y_Kp  
 光栅高度:80nm o. V0iS]  
 占空比:40% W &0@&U  
 参数范围: &Xl_sDvt  
 光栅高度:50nm—150nm YW$x:  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) {ck  
 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% LHHDt<+B  
E? m#S  
O 44IH`SI  
 优化结果: ' ! UF&  
 光栅高度:101.8nm #`vGg9  
 占空比:20.9% +{Jf]"KD  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) >e$^# \D  
 偏振对比度:50.0 h[`Op#^x3  
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。 <k-@R!K~JC  
li_pM!dWU_  
12. 结论 m"|(w`n]E+  
S9"y@F <  
 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) 3R=3\;  
 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 WH*=81)zp  
(如Downhill-Simplex-algorithm) dVmAMQk.g  
 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。 _@~kYz  
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