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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) QS4~":D/C  
    p/LV^TQ  
    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。 k`'*niz  
    VL"Cxs  
    1. 线栅偏振片的原理 <7Yh<(R e^  
    XLYGhM  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 m%;LJ~R  
    2. 建模任务 b!J?>du  
    'Zex/:QS  
    /`#JM  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 vqoK9  
     偏振元件的重要特性: Z{ 9Io/  
     偏振对比度 -#4QY70H t  
     透射率 G"L`9E<0V  
     效率一致性 i;qij[W.z  
     线格结构的应用(金属)
    1x##b [LC  
    4kV$JV.l  
    3. 建模任务 Ue`Y>T7+!  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    7#Fcn  
    4. 建模任务:仿真参数 BSr#;;\  
    e*I92  
    偏振片#1: c*R\fQd  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 }=gD,]2x8  
     高透过率(最大化) QAl4w)F  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) Ms3GvPsgv  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) !lZ}kz0  
    偏振片#2: noB8*n0  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 B=r+ m;(  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ,|#biT-<T  
     光栅周期:100nm o7PS1qcya<  
     光栅材料:钨 ?djH!  
    >lJTS t5{  
    5. 偏振片特性 K0I.3| 6C  
    f\RTO63|O  
     偏振对比度:(要求至少50:1) K,PN:  
    G~_D'o<r  
    i>-#QKqJ  
    Uhn3usK  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) /&czaAR-  
    ?y  "M>#  
    :7Uv)@iUk  
    fb[lL7  
    6. 二维光栅结构的建模 UbIUc}ge  
    +RiI5.$=Z  
    nHZhP4W  
     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。 Q TN24 q4  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ![I|hB  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 [yc7F0Aw  
    el2<W=^M  
    nq+6ipx  
    Z?&ZgaSz  
    7. 偏振敏感光栅的分析 6p&uifY}tR  
    MIiBNNURX  
     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。 1IT(5Mleb  
     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) '|Lv -7  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    zqQ[uO]m?  
    8. 利用参数优化器进行优化 /Ah'KN|EN  
    CeUXGa|C  
    0$=U\[og  
     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。 6V6Mo}QF s  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 X1[zkb  
     在该案例种,提出两个不同的目标: UV{})T*s  
     #1:最佳的优化函数@193nm PJ<qqA`!  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    ZTB6m`  
    >'WTVj`  
    9. 优化@193nm 0pH$Mk Q  
    Fo~q35uB  
    '*@=SM  
     初始参数: ^Q+z^zlC  
     光栅高度:80nm O@dK^o  
     占空比:40% }5 $le]  
     参数范围: ~RBa&Y=Mb  
     光栅高度:50nm—150nm /t2H%#v{  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) lh XD9ed  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 @LS%uqs  
    B T {cTj0W  
    $ )2zz>4  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 )"2eN3H/  
     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。 mjk<FXW  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ];=|))ky"  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 8|L5nQ  
    +Oo-8f*  
    10. 优化@193nm结果 Pj BBXI1i  
    )Q}Q -Zt  
    "WbKhE  
     优化结果: T@zp'6\H  
     光栅高度:124.2nm 8f%OPcr&  
     占空比:31.6% t!B,%,Dp  
     Ex透过率:43.1% v5?ct?q  
     偏振度:50.0 v v5rA 6+  
    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。 gt~u/Z%  
    N_+D#Z.g  
     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。 7,uD7R_  
     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。 CU*;>h1~u  
     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。 ]'hel#L;l  
    iex]J@=e  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 N1x~-2(  
    ^ 6Yt2Bhs  
    x~D8XN{  
     初始参数: {aK3'-7  
     光栅高度:80nm \DD4=XGA  
     占空比:40% BmYX8j]  
     参数范围: txX>zR*)  
     光栅高度:50nm—150nm )g]A 'A=  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 6Tm7|2R  
     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% 3e\IRF xzb  
    pm[i#V<v  
    3mg:9]X9  
     优化结果: iorQ/(  
     光栅高度:101.8nm `ooHABC  
     占空比:20.9% CqU^bVs  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) {QOy' 8 /  
     偏振对比度:50.0 P /q] u  
    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。 tk:G6Bkid  
    EEx:Xk%5hX  
    12. 结论 2l:cP2fa  
    [l<&eI&ln  
     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) K(TejW#  
     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 =xSf-\F  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) Wk!<P" nHd  
     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。 V <ilv<  
     
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