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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) }]GK@nn7  
    <@j  
    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。 rMFZ#38d  
    KeOBbe  
    1. 线栅偏振片的原理 yhn $4;m  
    Jsnmn$C  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 -Jrc'e4K  
    2. 建模任务 sF3 l##Wv  
    qlT:9*&g  
    0|Ft0y`+  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 9*Twx&  
     偏振元件的重要特性: 6)<oO(  
     偏振对比度 o%>nu  
     透射率 d@4=XSj  
     效率一致性 z'K7J'(R  
     线格结构的应用(金属)
    1 'pQ,  
    ^[z\KmUqt  
    3. 建模任务 ~4` ec   
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    XUNgt(OGR'  
    4. 建模任务:仿真参数 *7V{yK$O|  
    B=/=U7T  
    偏振片#1: 00wH#_fm  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 E :g ArQ  
     高透过率(最大化) (qONeLf%  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) (y4Eq*n%!  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) &'2l_b  
    偏振片#2: , ZW.P`  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ^O:RS g9  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 +Ws}a  
     光栅周期:100nm \`9|~!,Ix7  
     光栅材料:钨 G%/cV?18  
    vKLG9ovlY  
    5. 偏振片特性 62'0)Cy^  
    Ec/+9H6g  
     偏振对比度:(要求至少50:1) xW )8mv?4n  
    #^w 1!xXD  
    9.}3RAB(cv  
    B>L^XGq  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ky"7 ^  
    au~gJW-  
    yf>,oNIAg  
    w8Vzx8  
    6. 二维光栅结构的建模 S%|' /cFo  
    GDe$p;#"9g  
    @d9*<>@:  
     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~#+--(  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 *Y>'v%  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Jq@LZ2^  
    CA~S$H\"  
    aq**w?l  
    }E_zW.{!  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ~z"->.u  
    :{imRa-  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 >CA1Ub&ls  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) !LESRh?  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    :udZfA\sW  
    8. 利用参数优化器进行优化 _+7f+eB  
    ]sIFK  
    yZ6X$I:C  
     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。  KX@Fgs  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 _J`M>W)8  
     在该案例种,提出两个不同的目标: N4FG_  N  
     #1:最佳的优化函数@193nm ku=q:ry O  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
     n6dg   
    o W [-?  
    9. 优化@193nm $x<-PN  
    (9h{6rc=I  
    oOw"k*,h:S  
     初始参数: d@~)Wlje  
     光栅高度:80nm z#ET-[ I  
     占空比:40% c73ZEd+j  
     参数范围: R``qQ;cc  
     光栅高度:50nm—150nm Oms`i&}"}  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) $xwF;:)  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 .4-S|]/d,  
    EyiM`)!5  
    7X"cu6%\  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 0_)\e  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 i;7jJ(#V  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 _TiF}b!hi  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 dv: &N  
    z5zm,Jw  
    10. 优化@193nm结果 dWEx55>,1  
    b ;b1 V  
    ul1Vsj  
     优化结果: 2^:nlM{u  
     光栅高度:124.2nm ('Pd GV4V  
     占空比:31.6% / ffWmb_4  
     Ex透过率:43.1% "5FeP;  
     偏振度:50.0 NH!! .Z"  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 2I5@zm ea  
    Obm\h*$  
     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。 `W=JX2I  
     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。 ?2a gU  
     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。 {0~ p"%*  
    IB<ihk  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 "O{sdVS  
    2oRmro  
    q}lSnWY[[  
     初始参数: 1U!CD-%(  
     光栅高度:80nm i+6/ g  
     占空比:40% #:X :~T  
     参数范围: :8FH{sqR  
     光栅高度:50nm—150nm nDfDpP&  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x4(WvQ%O#  
     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% B("kE`  
    %1<|.Dmd  
    .T2I]d  
     优化结果: 5Dd;?T>  
     光栅高度:101.8nm MH-,+-Eq  
     占空比:20.9% s5 BV8 M  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) >jIc/yEYKI  
     偏振对比度:50.0 NUseYU``  
    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。 lH 8?IkK,g  
    0n%`Xb0q  
    12. 结论 Gbhaibk O  
    78kk"9h'  
     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) -#@;-2w  
     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 f sMF46  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) `O F\f  
     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。 uu:BN0  
     
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