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    [技术]紫外光栅偏振片的参数优化 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-26
    案例315（3.1） P>j^w#$n  
    s]@()?.E$  
    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。 \R\?`8O rz  
     m-Z<zEQ  
    1. 线栅偏振片的原理 dj>zy  
    3|x*lmit  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 |WwC@3)  
    2. 建模任务 589hfET  
    ia6%>^  
    8w /$!9[  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 B|XrjI?  
     偏振元件的重要特性： 0}H7Xdkp  
     偏振对比度 WR,MqM20  
     透射率 |C"(K-do  
     效率一致性 (d mLEt  
     线格结构的应用(金属)     &y_Ya%Z3*e  
    "sh*,K5x|  
    3. 建模任务： +L(|?|i8  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    89hV{^  
    4. 建模任务：仿真参数 p?rh+0wgX  
     L8R{W0Zr>!  
    偏振片#1: F#NuZ'U  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 o?5m^S14[1  
     高透过率(最大化) c@f?0|66M  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) C)Ep}eHjf_  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ;\a?xtIy  
    偏振片#2: ~(aMKB  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 -@bOFClE  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 o rBB5JJ  
     光栅周期：100nm :`Kv\w.  
     光栅材料：钨 ./5LV)_`  
     8_$[SV$q  
    5. 偏振片特性 t^Z-0jH  
     gi {rqM  
     偏振对比度：(要求至少50:1) u-</G-y  
    vo (riHH  
    Z;/QB6|%  
     %Yw?!GvL[  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) z H|YVg  
    L;RHs hTy  
     yK+1C68A  
    UA4="/  
    6. 二维光栅结构的建模 '`+8'3K~E  
    ~cr##Ff 5  
    ^k J>4  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 2`dKnaF|  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 fM/~k>wl  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Q Uy7Q$W  
    G]v BI=  
     ?kM2/a"{G  
    ^=Dz)95c  
    7. 偏振敏感光栅的分析 x3AAn,m8  
    +h ]~m_O  
     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。 je;C}4  
     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) <#nt?Xn  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     R E0ud_q2  
    8. 利用参数优化器进行优化 {"PIS&]tR  
    XgI;2Be+&a  
    po9f[/s'+o  
     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。 'nIKkQ" N  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 >\?RYy,s$  
     在该案例种，提出两个不同的目标： z{H=;"+rh  
     #1:最佳的优化函数@193nm S:lie*Aux*  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     sEymwpm9  
    6nA/LW\x  
    9. 优化@193nm .QU]  
    #fx>{ vzH  
    +R8G*2  
     初始参数： {h*)|J  
     光栅高度：80nm NR3h|'eC  
     占空比：40% `O0bba=:=  
     参数范围： %63s(ekU  
     光栅高度：50nm—150nm tdsfCvF= a  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) H-,p.$3}  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 M]Hf>7p  
     6e>P!bo  
    !aB~G}'  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 -K (>uV!?  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 m Ce"=[  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 WES$B7y  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 hnimd~E52k  
    (u4'*[o\t  
    10. 优化@193nm结果 dsU'UG7L  
    I@oSRB  
    []jbzVwS2  
     优化结果： <v6W l\  
     光栅高度：124.2nm ~8&P*oFC  
     占空比：31.6% JU#m?4g  
     Ex透过率：43.1% _lDNYpv  
     偏振度：50.0 K&VMhMVb  
    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。 =w!2R QB  
    !k Heslvi  
     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。 Hqtv`3g  
     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。 |~o0 -: 'C  
     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。 <naxpflom0  
    [<|$If99\  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 sd%m{P2  
     @'A0Lq+#  
    Y(u`K=*  
     初始参数： Wo(m:q(Om  
     光栅高度：80nm ce [ Maw  
     占空比：40% ~h:(9q8NLC  
     参数范围： QHxof7  
     光栅高度：50nm—150nm (tyky&$!  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) T`bUBrK6g`  
     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% F9"Xu-g  
    I7W`\d)  
    aL*}@|JL"  
     优化结果： R^mkQb>m.  
     光栅高度：101.8nm S,EL=3},=  
     占空比：20.9% GYg.B<Q.  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） ,^7] F"5  
     偏振对比度：50.0 D |=L)\  
    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。 UfIr"bU6  
     gA`QV''/:  
    12. 结论 Gr>CdB>~+  
     z9!OzGtIR  
     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) CH#K0hi  
     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 hQ}_(F_H  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) ]j!pK4  
     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。 l3*GQ~m7  
     
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