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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。 wmNHT _  
\2[<XG(^  
1. 线栅偏振片的原理 )|j[uh6w o  
Mj>}zbpk /  
带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 n>,L=wV  
2. 建模任务 3>ex5  
1L7{p>;-dO  
DVZdClAL  
 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 yn AB  
 偏振元件的重要特性: EO|:FcW  
 偏振对比度 ?[TfpAtQ`  
 透射率 K`}{0@ilCw  
 效率一致性 09KcKhFB  
 线格结构的应用(金属)
h[KvhbD3   
<E;pgw!  
3. 建模任务 }/dRU${!  
x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
f8 /'%$N  
4. 建模任务:仿真参数 D(W,yq~7uY  
,y`CRlr:  
偏振片#1: +.B<Hd  
 偏振对比度不小于50@193nm波长 u*S=[dq  
 高透过率(最大化) R;whW:Tx  
 光栅周期:100nm(根据加工工艺) F~#zxwd  
 光栅材料:钨(适用于紫外波段) ql{(Lf$  
偏振片#2: wCs^J48=  
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 !2\ r LN  
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -Lu)'+  
 光栅周期:100nm SEwku}  
 光栅材料:钨 5FVndMM#y  
'XQ`g CF=  
5. 偏振片特性 v!3A9!.  
5[l8y ,  
 偏振对比度:(要求至少50:1) GY3 Wj  
]G.%Ty  
'k;4j|<  
WFR?fDtE  
 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) %)jxW{  
]=rht9),"  
A , CW_  
'X).y1'  
6. 二维光栅结构的建模 G2 ]H6G$M  
J2q,7wI#  
:Eh\NOc_O  
 该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 vzzE-(\\e  
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 !?f5>Bl  
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 v$~QCtc  
HD,xY4q&N  
(2ur5uk+  
3uU]kD^  
7. 偏振敏感光栅的分析 8,D 2^Gg  
cUqn<Z<n  
 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。 \}6;Kf}\  
 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) Dih6mTP{  
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
0`.^MC?  
8. 利用参数优化器进行优化 bawJ$_O_  
WH ?}~u9  
g 6]epp[8  
 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。 lN,/3\B  
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 O1%pxX'`S  
 在该案例种,提出两个不同的目标: nMDxH $O  
 #1:最佳的优化函数@193nm xX3'bsN  
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
]A FI\$qB\  
U~{du;\  
9. 优化@193nm { pu85'DV  
n%h^o   
WPZ?*Sx  
 初始参数: 5vo.[^ty  
 光栅高度:80nm rG?>ltxB  
 占空比:40% R(.}C)q3  
 参数范围: -?]W*f  
 光栅高度:50nm—150nm A,i75kd  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Vc^HVyAx@n  
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Yw _+`,W   
]v[|B  
x@mL $  
 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 i'stw6*J  
 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。 MT(o"ltQ  
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 >+. ( r]  
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 gOgps:  
|+  N5z  
10. 优化@193nm结果 \ w3]5gJZ  
HW&%T7 a  
 zYXV;  
 优化结果: [dtbkQt,c  
 光栅高度:124.2nm \xg]oKbn  
 占空比:31.6% ' |-JWH  
 Ex透过率:43.1% R.7:3h  
 偏振度:50.0 (F7(^.MG  
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。 hF2IW{=!  
V"cKJ;s  
 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。 +C7 ~b~ %  
 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。 A^Kbsc  
 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。 kyR*D1N&)  
I ZQHu h  
11. 300nm到400nm波长范围的优化 ceNix!P  
E .1J2Ne  
a^,(v  
 初始参数: 5s(1[(  
 光栅高度:80nm ;lYHQQd!,  
 占空比:40% u!1{Vt87  
 参数范围: j*xV!DqC  
 光栅高度:50nm—150nm bINvqv0v  
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8H[:>;S I  
 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% z;@*r}H  
y qtKy  
-i-?.:  
 优化结果: 0M\D[ mg  
 光栅高度:101.8nm r1RGTEkD  
 占空比:20.9% bLt.O(T}  
 Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) % `Z! 4L  
 偏振对比度:50.0 P2 Vg4   
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。 ybp -$e  
E*i#?u  
12. 结论 iR"N13  
r'gOVi4t1*  
 应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) qZ@s#UiB  
 VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 C]Q8:6b  
(如Downhill-Simplex-algorithm) A 7[:5$  
 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。 j65<8svl  
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