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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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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-26
    案例315(3.1) l\uNh~\  
    =q`T|9v  
    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。 Fmz+ Xb  
    O}p<"3Ub  
    1. 线栅偏振片的原理 (mKH,r  
    a;M{ -G  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 =2ED w_5E  
    2. 建模任务 ,|.}6\zl*{  
    NK(_ &.F  
    e0otr_)3F  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 1xkrh qq  
     偏振元件的重要特性: 0z4M/WrNt  
     偏振对比度 ek0!~v<I  
     透射率 ^H{YLO  
     效率一致性 o P;6i  
     线格结构的应用(金属)
    ecR)8^1 '  
    ?:-:m'jdU  
    3. 建模任务 E-FR w  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    n${k^e-=  
    4. 建模任务:仿真参数 |r36iUHZS  
    cO 5zg<wF  
    偏振片#1: Ym! e}`A\F  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 Kfr1k  
     高透过率(最大化) F *r)  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) g.vE%zKL  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) tMp! MQ  
    偏振片#2: ela^L_NhF  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内  (/,l0  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 slUi)@b  
     光栅周期:100nm KB(W'M_D\  
     光栅材料:钨 %Ta"H3ZW  
    W I MBw mg  
    5. 偏振片特性 nJ xO.wWE  
    & d2 `{H  
     偏振对比度:(要求至少50:1) KAI2[ gs  
     X0$q !  
    Y:t?W  
    y$SUYG'v  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) :zPK  
    +F2OPIanT~  
    ^2+ Vt=*  
    #Lp}j?Y  
    6. 二维光栅结构的建模 k0K$OX*:e  
    $?bD55  
    MGt>:&s(]  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 IDFzyg_  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 EwA*  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [|=M<>?[  
    b/]4#?g  
    f17E2^(I(}  
    wCruj`$  
    7. 偏振敏感光栅的分析 e5P9P%1w  
    / Xb4'Qj  
     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。 ^MF 2Q+  
     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) FpA t  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    ]rH[+t-  
    8. 利用参数优化器进行优化 fs&$?mHL){  
    /pPH D]  
    h\w;SDwOk  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 'yq?xlIj  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 5~@-LXqL  
     在该案例种,提出两个不同的目标: 5)lcgvp  
     #1:最佳的优化函数@193nm W/>a 1  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    iC=>wrqY>  
    o /[7Vo  
    9. 优化@193nm i#t-p\Tcz  
    A#T"4'#?<  
    %\HPYnIe  
     初始参数: ^Z?m)qxvB  
     光栅高度:80nm ~io.TS|r  
     占空比:40% k1f<(@*`  
     参数范围: pF-_yyQ  
     光栅高度:50nm—150nm : #CWiq("%  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) O8A1200  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 uH%b rbrU  
    S3Gr}N  
    0lg'QG>  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 zdrP56rzZ  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nsU7cLf"^V  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 1LRP R@b^  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 6dr 'nP  
    <m`CLVx8m  
    10. 优化@193nm结果 DX>LB$dy?  
    -6kX?sNl)X  
    PKrG6% W+  
     优化结果: >jhcSvM6  
     光栅高度:124.2nm .eD&UQ  
     占空比:31.6% '`k7l7I[@  
     Ex透过率:43.1% z@~H{glo  
     偏振度:50.0 ]A%3\)r  
    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。 zMbFh_dcq  
    /g{*px|  
     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。 20|_wAA5  
     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。 7CH&n4v  
     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。 'sUOi7U  
    P(k*SB|D  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 FXJ0 G>F  
    hHJvLs>^  
    0<!9D):Bb  
     初始参数: t;w<n"  
     光栅高度:80nm Ba m.B6-  
     占空比:40% vkTu:3Qe  
     参数范围: 94#,dA,M  
     光栅高度:50nm—150nm *mp:#'  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F8-GnT xa  
     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% JT0j2_*Rr  
    }? / Blr  
    >2{Y5__+e  
     优化结果: uE')<fVX(  
     光栅高度:101.8nm U? Jk  
     占空比:20.9% _`? cBu`  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) k+ t(u]  
     偏振对比度:50.0 #wIWh^^ Zy  
    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。 LP#wE~K"b  
    jSE)&K4nI  
    12. 结论 3(V0,L'1  
    ZDmL?mC  
     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) zni9  
     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 P".}Y[GD  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) D8L5t<^1R  
     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。 yR>P  
     
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