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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) C&e8a9*,(a  
    shD+eHo$  
    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。 Z|}H^0~7S  
    IE|, ~M2  
    1. 线栅偏振片的原理 lqauk)(A0  
    k}#@8n|b  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 E~}[+X@  
    2. 建模任务 y1nP F&_  
    fH; |Rm  
    GG*BN<(>!  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Z rA Um  
     偏振元件的重要特性: pRb<wt7v  
     偏振对比度 F~%|3a$Y  
     透射率 n00z8B1j(l  
     效率一致性 =I7[L{+~Y  
     线格结构的应用(金属)
    J#+Op/mmo  
    M.X}K7Z_/  
    3. 建模任务 $G)&J2zL  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    \Ec X!aC  
    4. 建模任务:仿真参数 ` 4OMZMq  
    am3V9 "\  
    偏振片#1: UC.8DaIPN  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 I{Rz,D uAL  
     高透过率(最大化) N=.}h\{0  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺)  GsI[N%  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) wQ@Zw bx  
    偏振片#2: [1e.i  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 4a#B!xW  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 9#Z zE/  
     光栅周期:100nm 9GtLMpy  
     光栅材料:钨 ixg\[5.Q+  
    F|9a}(-7  
    5. 偏振片特性 C-_(13S  
    .[#xQ=9`  
     偏振对比度:(要求至少50:1) BEFe~* ~  
    hZ%2?v`  
    Tq.MubaO  
    P>>f{3e.  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !,I7 ?O  
    _xa}B,H  
    U<K|jsFo  
    bN]\K/  
    6. 二维光栅结构的建模 llHN2R%(  
    /5&3WG&<u  
    Pv^(Q ]  
     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。 *sjj"^'=  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 `^?}s-H+  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 B>ms`|q=l  
    )-MA!\=<  
    ~GAlNIv]  
    9Ilfv  
    7. 偏振敏感光栅的分析 _3s~!2  
    dl7Riw-J  
     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。 ,w,ENU0~f  
     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) 1'(_>S5CG  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    `i"$*4#<  
    8. 利用参数优化器进行优化 38Bnf  
    <\B],M1=s=  
    x8\E~6`,  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 nh _DEPMq  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 d;;>4}XJ]  
     在该案例种,提出两个不同的目标: b #o}=m  
     #1:最佳的优化函数@193nm a7ub.9>  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    AsTMY02|  
    >1#DPU(g  
    9. 优化@193nm p ~,a=  
    dt`9RB$  
    c#]'#+aH  
     初始参数: U>e3_td3,  
     光栅高度:80nm 23(B43zy  
     占空比:40% i{Y=!r5r  
     参数范围: (O M?aW  
     光栅高度:50nm—150nm Q `J,dzY  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) <Tj"GVZAEO  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 oO!1  
    dSA [3V  
    M=" WUe_  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 X ,V= od>  
     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。 {hW +^  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 xi Ov$.@q  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 .0 R/'!e  
    f;@ b a[  
    10. 优化@193nm结果 'sT}DX(7M  
    2?#y |/  
    D=5t=4^H(  
     优化结果: #+ 2:d?t  
     光栅高度:124.2nm rf1wS*uU+  
     占空比:31.6% EOd.Tyb!/  
     Ex透过率:43.1% )A>U<n$h  
     偏振度:50.0 qv ;1$  
    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。 y]~+`9  
    W TXD4}  
     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。 1 $KLMW  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 89:?.'  
     因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 %x cM_|AyR  
    `Yo -5h  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 +O.&64(  
    ne !j%9Ar  
    Knw'h;,[  
     初始参数: thlpj*|  
     光栅高度:80nm 0`g}(}'L  
     占空比:40% 34++Rr [G  
     参数范围: cpr{b8Xb8&  
     光栅高度:50nm—150nm ,J`lr U0  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) qH {8n`  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% aPY>fy^8D  
    c'TiWZP~  
    k#IS ,NKE  
     优化结果: M<M# < kD  
     光栅高度:101.8nm HwV gT"  
     占空比:20.9% :?&WKW  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) 61s2bt#  
     偏振对比度:50.0 NbQMWU~7  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 x|,aV=$o  
    gN!E*@7  
    12. 结论 "Dmw -  
    Nw3I   
     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) mER8> <  
     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 :xAe<Pq  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) 5 vu_D^Q  
     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。 \KnD"0KW   
    gn[$;*932z  
    H>X\C;X[  
    QQ:2987619807 {g:/ BFLr#  
     
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