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    [分享]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-11-09
    案例315(3.1) L F\4>(C2g  
    8PQKB*<dB"  
    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。 `w@8i[2J  
    .(T*mk*>  
    1. 线栅偏振片的原理 BeAkG_uG  
    &rY73qfP'  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 SGi(Zkc  
    2. 建模任务 N?]HWP^pg  
    ~(Wq 5<v  
    kk6Af\NZ  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 r+6=b"  
     偏振元件的重要特性: 8 KH|:>s=  
     偏振对比度 |KF_h^  
     透射率 Fk01j;k.H  
     效率一致性 @LQe[`  
     线格结构的应用(金属)
    '6Lw<#It  
    9F[k;Uw  
    3. 建模任务 koQ\]t'*As  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    Li[ :L  
    4. 建模任务:仿真参数 `cee tr=  
    |Tn+Aq7  
    偏振片#1: !Zf< j  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 xaQO=[  
     高透过率(最大化) wjLtLtK?  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) i8CO+Iv*{  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) 8t4o}3>  
    偏振片#2: 3i KBVN  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 /_yJ;l/K  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 vumA W*  
     光栅周期:100nm $9LI v  
     光栅材料:钨 3[*E>:)qh  
    ;onhc*{lv  
    5. 偏振片特性 C t-^-XD  
    -+9,RtHR7  
     偏振对比度:(要求至少50:1) >93I|C|  
    (MfPu8j  
    Yz6+ x]  
    g9N_s,3jC  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) EZICH&_  
    ?]1_ 2\M  
    s/' ]* n  
    >M~wFs$~  
    6. 二维光栅结构的建模 &w4~0J>v!  
    )#|I(Gz ^  
    t|/{oAj  
     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。 =a!w)z_rw  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ?H7YmN  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 9Tju+KcK  
    E@uxEF  
    H Pvs~`>V  
    'fIBJ3s[o  
    7. 偏振敏感光栅的分析 g!<=NVhYt  
    El9D1],  
     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。 2D`_!OG=  
     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) #`kLU:  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    MlbQLtw  
    8. 利用参数优化器进行优化 o3=2`BvJ  
    c-?2>%;(V  
    qKL :#ny  
     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。 1$A7BP  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 |3ob1/)p0  
     在该案例种,提出两个不同的目标: CAs8=N#H%  
     #1:最佳的优化函数@193nm xna4W|-  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    g`NJ `  
    hXF#KVqx  
    9. 优化@193nm qj$6/V|D  
    p`oSI}ZwB  
    A9:dHOmT^U  
     初始参数: f`^\v  
     光栅高度:80nm ?G|*=-8  
     占空比:40% c)5d-3"  
     参数范围: Z+3j>_Ss  
     光栅高度:50nm—150nm 295U<  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) dE ,NG)MH  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #YEOY#  
    Uu}a! V  
    W.|r=   
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 xD|/98  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 ;XUiV$  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 |mHxkd  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 M2{AaYgD  
    |_ChK6Q?v  
    10. 优化@193nm结果 -n>JlfCd2  
    0q4E^}iR  
    \R}`S`fIw`  
     优化结果: 62YT)/i3  
     光栅高度:124.2nm 1G6 %?Iph  
     占空比:31.6% X{-@3tG<r  
     Ex透过率:43.1% I7[F,xci  
     偏振度:50.0 r=S6yq}  
    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。 .#BWu(EYV  
    |^&j'k+A  
     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。 z]\CI:  
     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。 ]CL9N  
     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。 ytsPk2@WR  
    df'xx)kW  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 2{`[<w  
    0P%,1M3d  
    OS.oknzZZ  
     初始参数: [0lu&ak[&  
     光栅高度:80nm udjahI<{  
     占空比:40% 0r|mg::'  
     参数范围: eG F{.]  
     光栅高度:50nm—150nm qR X:e o  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 8*-N@j8  
     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% sy s6 V?  
    l7p*: :(9  
    /&T"w,D  
     优化结果: 1vmK  d  
     光栅高度:101.8nm DX H"`1[-  
     占空比:20.9% :SUU)jLq  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) yn;sd+:z  
     偏振对比度:50.0 )]W|i9  
    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。 \_#Z~I{  
    Qgel^"t]i  
    12. 结论 ^kF-mM=  
    \i}:Vb(^  
     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) 0>aAI3E  
     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 <z2*T \B!8  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) |V>_l' /  
     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。 B(z?IW&  
    LYV\|a{Y  
    <O]TM-h  
    QQ:2987619807 a2vZ'  
     
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