cherryjhy 发表于 2023-4-20 13:27:41

紫外光栅偏振片的参数优化(上)

案例315(3.1)

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. 线栅偏振片的原理

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带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。

2. 建模任务
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 全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。
 偏振元件的重要特性:
 偏振对比度
 透射率
 效率一致性
 线格结构的应用(金属)


3. 建模任务:

x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-160510220641V3.png

4. 建模任务:仿真参数

偏振片#1:
 偏振对比度不小于50@193nm波长
 高透过率(最大化)
 光栅周期:100nm(根据加工工艺)
 光栅材料:钨(适用于紫外波段)
偏振片#2:
 偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内
 在波长范围内具有5%一致性的高透过率
 光栅周期:100nm
 光栅材料:钨

5. 偏振片特性

 偏振对比度:(要求至少50:1)

http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-160510220J2530.png

 一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)

http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-160510220P5514.png

6. 二维光栅结构的建模
http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-160510221003411.png

 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。
 通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。
 通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。

http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-1605102210391S.png


7. 偏振敏感光栅的分析
http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-160510221106321.png
 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。
 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)
 此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。

8. 利用参数优化器进行优化
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 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。
 如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。
 在该案例种,提出两个不同的目标:
 #1:最佳的优化函数@193nm
 #2:在300nm至400nm间一致性优化函数


9. 优化@193nm

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 初始参数:
 光栅高度:80nm
 占空比:40%
 参数范围:
 光栅高度:50nm—150nm
 占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)
 评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。

http://www.infotek.com.cn/uploads/allimg/160510/1-16051022135aV.png

 根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。
 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。
 “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。
 在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。



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