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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) X@2[!%nm  
    8lg $]  
    该应用案例说明了两个不同紫外光谱偏振片的参数优化,紫外偏振片具有亚波长线栅结构。两个系统具有不同的功能,如193nm工作波长和以及在期望光谱范围内效率的一致性。 Ao69Qn  
    &2d^=fih  
    1. 线栅偏振片的原理  bF0 y`  
    @~qlSU&  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 4U*J{''L  
    2. 建模任务 N p$pz  
    py6|uGN  
    d dkh*[  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 x$tx!%,)/S  
     偏振元件的重要特性: xlZ"F  
     偏振对比度 MuQyHEDF  
     透射率 ^y]CHr  
     效率一致性 @7e h/|Y,  
     线格结构的应用(金属)
    ~k'KS 7c  
    imv[xBA(d  
    3. 建模任务 , `ST Va-  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    U R>zL3  
    4. 建模任务:仿真参数 <Wn={1Ts"  
    ELZCrh6*  
    偏振片#1: FctqE/>}I  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 B"ZW.jMaI  
     高透过率(最大化) )7l+\t  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) 4C\>JGZvq  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) 7O^ySy"l  
    偏振片#2: SV0E7qX  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 x DD3Y{ K  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 a ;WRTV  
     光栅周期:100nm }OZp[V  
     光栅材料:钨 -!f)P=S  
    FAkjFgUJp  
    5. 偏振片特性 >RZ]t[)y  
    ViIt 'WX  
     偏振对比度:(要求至少50:1) ]r8t^bqe  
    (LbAP9Zj#f  
    kscZ zXv  
    kclClB:PS  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) Ab ,n^  
    2oyTS*2u_&  
    #9M6 q  
    bw\fKZ  
    6. 二维光栅结构的建模 ZG:#r\a  
    nk|j(D  
    M0zJGIT~b  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 v]SHude{  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >{?~cNO&  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 4=!SG4~o  
    =@q 9,H  
    mN Hd  
    lO3W:,3_a  
    7. 偏振敏感光栅的分析 6bF?2 OC  
    <+I^K 7   
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 =oQw?,eY  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) qKNX^n;  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    cVya~ *  
    8. 利用参数优化器进行优化 G|MjKe4}  
    d*Q:[RUf,  
    >oSNKE  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 U+:oy:mz  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 "h?;)Ye  
     在该案例种,提出两个不同的目标: 2NHuZ.af  
     #1:最佳的优化函数@193nm Fb#.Gg9b>  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    7ADh  
    Mwp[?#1j  
    9. 优化@193nm xEdCGwgp#  
    Elth xj  
    WwG +Xa  
     初始参数: 9DcUx-   
     光栅高度:80nm DY1?37h  
     占空比:40% J%}9"Q5  
     参数范围: o8B_;4uB  
     光栅高度:50nm—150nm 2r;^OWwr?  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ."b=dkx  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H^_]' ~.  
    !_0kn6 S5  
    /xf4*zr  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 m| 8%%E}d  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 4bXAA9"  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 b*$/(2"m  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 (}E-+:vFU  
    \|^fG9M~  
    10. 优化@193nm结果 )#ze  
    Zkl:^!*  
    $jMU| {  
     优化结果: wUkLe-n,dE  
     光栅高度:124.2nm ] =ar&1}J  
     占空比:31.6% k<W n  
     Ex透过率:43.1% .s$#: ls?  
     偏振度:50.0 dv3+x\`9  
    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。 nTrfbK@  
    ]}z;!D>  
     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。 _\yrR.HIa  
     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。 Y#'mALC2  
     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。 cy)b/4h@  
    jRIjFn|~{Y  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 G#n99X@-  
    #k? Rl  
    [?TQ!l}8A  
     初始参数: &We1i &w  
     光栅高度:80nm Q]X0 O10  
     占空比:40% x" 21 Jh  
     参数范围: f:iK5g  
     光栅高度:50nm—150nm ;:xOW$  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) =uKGh`^[  
     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% ,Yhy7w  
    bqY}t. Y&"  
    INwc@XB  
     优化结果: .&2pZ  
     光栅高度:101.8nm *8k`m)h26  
     占空比:20.9% JtYc'%OF  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) b:fy  
     偏振对比度:50.0 #sit8k`GR8  
    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。 ]e+IaZ[Wo  
    {#M=gDhbX  
    12. 结论 #u+BjuZo  
    L^PZ\OC  
     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) ?#]K54?  
     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 1xK'T_[  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) [;B_ENV  
     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。 N>i1TM2  
     
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