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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) z@o6[g/*Q  
    xWqV~NnE  
    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。 ,grx'to(X  
    i(.V`G=  
    1. 线栅偏振片的原理 lrwQ >N  
    mdQe)>  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ~c] q:pU2  
    2. 建模任务 !`4ie  
    w{lj'3z I  
    Oo-4WqRJ  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 ),y`Iw  
     偏振元件的重要特性: ,fTC}>s4  
     偏振对比度 <#;5)!gr{  
     透射率 -;ra(L`  
     效率一致性 n qx0#_K-E  
     线格结构的应用(金属)
    H=*0KX{  
    p&u\gSo  
    3. 建模任务 );y ZyWDV  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    6uKth mr  
    4. 建模任务:仿真参数 \x:U`T  
    =hd0Ui>x  
    偏振片#1: :SW vH-]  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 )V+/@4  
     高透过率(最大化) dZ8ldpf8  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) PC+Soh*  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) $T:;Kc W)  
    偏振片#2: o2bmsnXQ  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 nk_X_y  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 &cTOrG  
     光栅周期:100nm lZe-A/E  
     光栅材料:钨 #8 ^b]  
    <gGO  
    5. 偏振片特性 w1(5,~OB  
    b/JjA  
     偏振对比度:(要求至少50:1) iPY)Ew`Im  
    Q9h=1G\K  
    rZ5xQ#IA  
    0u&x%c  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ZZwIB3sNhf  
    EAm31v C  
    ,UC|[-J  
    "VHT5k  
    6. 二维光栅结构的建模 k h*WpX  
    W"pHR sf  
    1{]S[\F]  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 ]bmf}&  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 VAjl?\}6  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 `F1Yfm jZT  
    #O,w{S  
    JY"J}  
    lKU{jWA  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ) ?B-en\  
    OC-d5P  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 \}9)`1D  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) F Pjc;zNA  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    ?/5<}W#7}  
    8. 利用参数优化器进行优化 U(x$&um(l  
    VPuo!H  
    >Di`zw~  
     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。 fk6=;{  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 /X0<2&v  
     在该案例种,提出两个不同的目标: !>!jLZ0  
     #1:最佳的优化函数@193nm ;14Q@yrZ0  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    `s\[X-j]  
    $G}k'[4C  
    9. 优化@193nm "\rO}(gC;`  
    /NR*<,c%  
    x*tCm8`{  
     初始参数: W>Pcj EI  
     光栅高度:80nm F3$8l[O_  
     占空比:40% I7SFGO  
     参数范围: *%_M?^  
     光栅高度:50nm—150nm `WxGU  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致)  tj8o6N#  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 2$b1q!g<  
    0R+p\Nc&1  
    |a /cw"  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 M&",7CPD(1  
     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。 n>:e8KVM;  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 *!Gb_!98  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 H15!QxD#  
    rW~G'  
    10. 优化@193nm结果 `'mRGz7t  
    \>w 2D  
    VC Ay~,  
     优化结果: i?#U>0!  
     光栅高度:124.2nm N>P" $  
     占空比:31.6% p&`I#6{  
     Ex透过率:43.1% 7~P!Z=m^^f  
     偏振度:50.0 [!} uj`e  
    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。 " ;8kKR  
    FcOrA3tt  
     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。 h]|2b0  
     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。 UN^M.lqZX  
     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。 cZrJW  
    @Y(7n/*  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ]^a{?2 ei  
    n4"xVDL  
    @}+B%R  
     初始参数: 1OqVNp%K  
     光栅高度:80nm Kl(u~/=6  
     占空比:40% #0#6eT{-  
     参数范围: t)(>E'X x  
     光栅高度:50nm—150nm abEdZ)$  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) NB(  GE  
     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% b+CvA(*  
    5:EE%(g9  
    )^E6VD&6  
     优化结果: *s2 C+@ef  
     光栅高度:101.8nm ;D[I/U  
     占空比:20.9% ^*~4[?]S  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) y>g`R^^  
     偏振对比度:50.0 :ZM=P3QZ  
    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。 UC00zW<Z@"  
    x_4{MD^%  
    12. 结论 %.{xo.`a[  
    aprgThoD  
     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) 2qKAO/_O  
     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 U/rFH9e$  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) IF?  
     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。 C\ cZ  
    )L,Nh~  
    K*j1Fy:  
    QQ:2987619807 u)P)r,  
     
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