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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) /b."d\  
    U ?6.UtNf  
    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。 O]?PC^GGY  
    Sj<]~*y"  
    1. 线栅偏振片的原理 j HEt   
    Pu,2a+0N  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 "BC;zH:  
    2. 建模任务 0>ce~KU  
    ? RI D4xu!  
    TV?MB(mN  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 8)YDUE%VH  
     偏振元件的重要特性: "|/Q5 *L  
     偏振对比度 {Lsl2@22  
     透射率 |u#7@&N1  
     效率一致性 (~?p`g+I.P  
     线格结构的应用(金属)
    ZtX CPA!  
    ,-SWrp`f  
    3. 建模任务 Ed1y%mR>  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    7DWGYvv[  
    4. 建模任务:仿真参数 PeJIa %iE  
    SL`nt  
    偏振片#1: 5p~hUP]tT  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 R|]n;*y  
     高透过率(最大化) wT+\:y  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) 1;~| [C  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) sL#MYW5E  
    偏振片#2: CsN^u H  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 j7J'd?l  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 lLS7K8;4W  
     光栅周期:100nm f%rZ2h)  
     光栅材料:钨 rXq{WS`  
    <sls1,  
    5. 偏振片特性 ">vi=Tr  
    *$@u`nM  
     偏振对比度:(要求至少50:1) =G`g-E2  
    H'&[kgnQ@  
    H4<Q}([w  
    wv ^n#  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) m"wP]OQH*+  
    !i\ gCLg2_  
    VPb8dv(a3  
    XfN(7d0  
    6. 二维光栅结构的建模 gKtgW&PYm  
    W"&,=wvg2  
    LX#gc.c  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 t$rla _rbY  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 (QQkXlJ  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 T@a|*.V  
    \J(kM,ZJ  
    $CZ'[`+  
    i:1 @ vo  
    7. 偏振敏感光栅的分析 e(Rbq8D  
    y2=yh30L0E  
     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。 IRTD(7"oyp  
     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) R[OXYHu  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    <6X*k{  
    8. 利用参数优化器进行优化 6w[EJ;=p_  
    my#\(E+  
    me-uPm  
     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。 gyuBmY  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 [pInF Qh6  
     在该案例种,提出两个不同的目标: P~%+KxwZQ  
     #1:最佳的优化函数@193nm 5GGO:  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    YLuf2ja}X  
    9*r^1PRc  
    9. 优化@193nm lSc=c-iOv  
    l z-I[*bA  
    zE~Xx p  
     初始参数: QQv%>=_`  
     光栅高度:80nm hw(\3h()  
     占空比:40% I5 qrHBJ >  
     参数范围: Y=5P=wE  
     光栅高度:50nm—150nm ,e$6%R  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Xt +9z  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 buT6 )~lw  
    %r8;i  
    <>728;/C  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ` 46z D ?  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 nv\K!wZI=b  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 7Gy:T47T\@  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Ov ^##E  
    uqLP$At  
    10. 优化@193nm结果 7*"Jx}eM  
    mhy='AQJ  
    EX#AJ>?V(  
     优化结果: X-#&]^d  
     光栅高度:124.2nm ESYF4-d+  
     占空比:31.6% >Fs/Wet  
     Ex透过率:43.1% *ifz@8C }  
     偏振度:50.0 keFH CC  
    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。 5~j#Z (}u  
    e .~11bx  
     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。 3&nN;4~Zx6  
     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。 9bspf {  
     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。 Pc2!OQC'""  
    ?)186dp  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 zo8D"  
    M:b#">M  
    ex6R=97uA  
     初始参数: /KNDo^P  
     光栅高度:80nm v?Utz~lQ  
     占空比:40% .6xMLo,R  
     参数范围: bzxf*b1I  
     光栅高度:50nm—150nm o]RZd--c<  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 0Qq<h;8xEc  
     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% bwH[rT!n  
    |`t 6lVO,Z  
    E2d'P  
     优化结果: x~vNUyEN)  
     光栅高度:101.8nm (zsv!U  
     占空比:20.9% ][ IOlR  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) &N._}ts  
     偏振对比度:50.0 J=k=cFUX  
    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。 }ML2-k  
    EK Vcz'w  
    12. 结论 28`s+sH  
    c!/ +0[  
     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) kS8?N`2}LV  
     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 o~)o/(>ox  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) mO;QT  
     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。 e6Y>Bk   
     
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