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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) k/`i6%F#m  
    1j3=o }m  
    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。 MW@DXbKVl  
    Y6eEGo"K.+  
    1. 线栅偏振片的原理 rz6jx  
    \C/z%Hf7-  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 c4|so=  
    2. 建模任务 \3^Pjx  
    0|C[-ppr  
    lO 2k<  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 @d)a~[pm  
     偏振元件的重要特性: 5-'vB  
     偏振对比度 Y ><(?  
     透射率 R<g=\XO'y  
     效率一致性 < l[` "0  
     线格结构的应用(金属)
    )BLmoJOf  
    *Q/E~4AW|t  
    3. 建模任务 lG]GlgSs  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    k,]{NO   
    4. 建模任务:仿真参数 . bG{T|  
    NgxO&Zp  
    偏振片#1: M[,^KJ!  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 *|'}v[{v^9  
     高透过率(最大化) Yq;&F0paK  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) cdsQ3o  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) dofR)"<p,^  
    偏振片#2: Y n>{4BZ>#  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 n4*'B*  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 c~oe, 9  
     光栅周期:100nm =g2\CIlVU6  
     光栅材料:钨 Fe4esg-B<  
    <4NQL*|>  
    5. 偏振片特性 b-b;7a\N  
    w:R]!e_6\9  
     偏振对比度:(要求至少50:1) nDn{zea7  
    !:J< pWN"  
    ,CW%JIM  
    *]9XDc]{j1  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) p;ZDpR  
    2V<# Y  
    0C7"3l  
    \]GGVI ;u  
    6. 二维光栅结构的建模 qid1b b  
    V,'FlU  
    "j;!_v>=f`  
     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。 %>]#vQ|  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 % NwoU%q  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 sp,(&Y]US  
    P#9-bYNU  
    WFks|D:sB  
    Ua!Odju*w  
    7. 偏振敏感光栅的分析 v_.j/2U  
    C$0 ITw  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 0Cv4/Ar(  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) /^WE@r[:  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    *Ag,kW"  
    8. 利用参数优化器进行优化 n]Ebwznt-  
    6P6Jx;  
    (Bh L/A 4  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 |W/Hi^YE2  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 F6h/0i  
     在该案例种,提出两个不同的目标: M{y|7e%K  
     #1:最佳的优化函数@193nm "URVX1#(r  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    -hm 9sNox  
    [/n' @cjNZ  
    9. 优化@193nm EID(M.G  
    aGe\.A=  
    QTJrJD  
     初始参数: vV2o[\o^  
     光栅高度:80nm 34^Q5B~^J  
     占空比:40% y& Gw.N}<r  
     参数范围: Zj5NWzj X  
     光栅高度:50nm—150nm >EyvdX#v  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ]lC4+{V  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 J\9jsx!WQ  
    F\l!A'Q+t  
    1gO//fdI  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 8cequAD  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 8Na}Wp;|Gi  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 047*gn.b  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 SlM>";C\  
    )E_!rR  
    10. 优化@193nm结果 vHoT@E#}'  
    A Z]Z,s6  
    1j8/4:  
     优化结果: ">rsA&hN-  
     光栅高度:124.2nm :Fq2x_IUE  
     占空比:31.6% d;IJ0xB+by  
     Ex透过率:43.1% vQE` c@^{  
     偏振度:50.0 h/w]  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 4j2~"K  
    #zh6=.,7  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 * N2#{eF&]  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 HE4`9$kVLr  
     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。 *(>F'>F1"  
    Ji)%Y5F  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 noWRYS%  
    4"`=huQ  
    @|JPE%T   
     初始参数: n C\(+K1%  
     光栅高度:80nm dpl"}+  
     占空比:40% Z%(Df3~gmm  
     参数范围: f4qS OVv  
     光栅高度:50nm—150nm UzP@{?  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ci#Zvhtk r  
     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% K]lb8q}Z~  
    G=+!d&mbg  
    >c~9wv  
     优化结果: Ta!m%=8  
     光栅高度:101.8nm W` 6"!V  
     占空比:20.9% PkZf(=-X  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) exGhkt~  
     偏振对比度:50.0 fwz5{>ON]  
    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。 !M#?kKj  
    96^1Ivd  
    12. 结论 vgd}09y  
    fbW,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) A@fshWrl%  
     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 1`7]C+Pv  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) q| de*~@-P  
     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。 |>m# m*{S  
     
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