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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) +`.,6TNVlY  
    @P<Mc )o^  
    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。 { b7%Zd3-  
    !f# [4Xw  
    1. 线栅偏振片的原理 (w/lZt  
    0C0ld!>r  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 8?t}S2n2  
    2. 建模任务 )`<7qT_BM  
    ;QQ/bM&I  
    /6#i$\ j  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 k FE<M6a9@  
     偏振元件的重要特性: ~4ysg[`  
     偏振对比度 o 0H.DeP  
     透射率 qD5)AdCGO  
     效率一致性 #lx(F3  
     线格结构的应用(金属)
    }9Awv#+  
    ;VPYWss  
    3. 建模任务  5f_1 dn  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
     *l-F  
    4. 建模任务:仿真参数 @}A3ie'w  
    3>k?-%"  
    偏振片#1: bU_P@GKB  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 <f@ A\  
     高透过率(最大化) tQIz  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) .&n;S';"  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) lBO x B/`  
    偏振片#2: &=v5M9GR]  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 8"J6(KS  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 Uy{ZK*c8i  
     光栅周期:100nm (l:LG"sy\  
     光栅材料:钨 wZ~eE'zx+  
    qUG)+~g`  
    5. 偏振片特性 6 G?7>M  
    vA0f4W 8+  
     偏振对比度:(要求至少50:1) ag"Nf-o/Y  
    sm;\;MP*yH  
    -|/*S]6kK  
    m~vEandm  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) !+ ??3-q  
    C'fQ Z,r-v  
    OG2&=~hOz-  
    ?YhGW   
    6. 二维光栅结构的建模 lgh+\pj  
    r_M5:Rz  
    WlnS.P\+E  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 "$N 4S9U  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 oJVpJA0IA  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 6g%~~hX  
    k3r<']S^  
    to;cF6X  
    zirnur1  
    7. 偏振敏感光栅的分析 `Bv, :i  
    %51HJB}C]  
     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。 8DZ OPA  
     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) 2B=+p83<  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    t$b{zv9C  
    8. 利用参数优化器进行优化 ? -`8w _3  
    -5Ln3\ O@  
    OJPi*i5*  
     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。 T+)#Du  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 d0N/!;  
     在该案例种,提出两个不同的目标: rZG6}<Hx  
     #1:最佳的优化函数@193nm (/3E,6gMk^  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    Mg=R**s1x%  
    A>QAR)YP  
    9. 优化@193nm ny[\yj4F  
    D 13bQ&\B-  
    -owap-Va  
     初始参数: |FJc'&)J"  
     光栅高度:80nm A,! YXl[  
     占空比:40% *Au[{sR  
     参数范围: R'p- 4  
     光栅高度:50nm—150nm #F6!x3Z  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]ag^~8bG @  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。  OiMr,  
    a3[lZPQe  
    Qe1WT T]:I  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 RWINdJZ  
     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。 BMovl4*5  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 x @uowx_&m  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 $5Tjo T  
    r>x>aJ  
    10. 优化@193nm结果 _XUDPC(*qz  
    2+qU9[kd|  
    }}w Z  
     优化结果: h&m4"HBL_  
     光栅高度:124.2nm n3JSEu;J  
     占空比:31.6% yU< "tgE  
     Ex透过率:43.1% 2, r{zJ8  
     偏振度:50.0 C'xWRSDO  
    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。 $z'_Hr'  
    R)BH:wg"  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 d m$iiRY  
     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。 FpFkZFtG'm  
     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。 299uZz}Y  
    4+4C0/$Y  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 qBXIR }  
    W,sPg\G 3  
    I vD M2q8f  
     初始参数: 3[}w#n1  
     光栅高度:80nm 6eHw\$/  
     占空比:40% d}(b!q9  
     参数范围: b?%Pa\,!  
     光栅高度:50nm—150nm 8PwPI%Pb  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) &U0Y#11Cx  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% :`20i*  
    Ur2) ];WZ  
    ,NoWAmv  
     优化结果: D|E,9|=v  
     光栅高度:101.8nm LXx`Vk>ky  
     占空比:20.9% \s">trXwX  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) <Z\j#p:  
     偏振对比度:50.0 *d$r`.9j  
    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。 EawtT  
    b{hdEb  
    12. 结论 +U*:WKdI?  
    j`ybzG^  
     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) |!.VpN&  
     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 cux<7#6af  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) n`2LGc[rP  
     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。 rWD*DmY@"  
     
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