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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) nrF%wH/5  
    5.O-(eSa0&  
    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。 ri#,ec|J  
    ZyHIMo|  
    1. 线栅偏振片的原理 anK[P'Y  
    ]vRVo6@ k  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 TP~( r  
    2. 建模任务 N )'8o}E  
    KLG6QBkj  
    M`)s>jp@w  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7X(rLd 6#  
     偏振元件的重要特性: Rl y jOf{0  
     偏振对比度 )!N2'Ld  
     透射率 ooomi"u  
     效率一致性 Y=5!QLV4  
     线格结构的应用(金属)
    g4zT(,ZY  
    2^cAK t6bC  
    3. 建模任务 h~,x7]w6  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    C]yvK}  
    4. 建模任务:仿真参数 n"XdHW0  
    se~ *<5  
    偏振片#1: iSOD&J_  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 ''$`;?t>  
     高透过率(最大化) Tf9&,!>V  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) PXOrOK  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) h |s*i  
    偏振片#2: aw %>YrJ  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 5JQd)[Im  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 3Qqnw{*  
     光栅周期:100nm g ^D)x[  
     光栅材料:钨 ' %bj9{(0  
    d 8xk&za  
    5. 偏振片特性 \B*k_W/r@  
    w~bG<kxP  
     偏振对比度:(要求至少50:1) 9c"0~7v  
    xnl<<}4pJ  
    M /n[&  
    V->.|[J  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) fG u5%T,  
    sqm%iyC=q  
    /uy&2l  
    vN{vJlpY  
    6. 二维光栅结构的建模 w:m'uB%W  
    OwNAN  
    #]?,gwvTf  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 >g5T;NgH9  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0-8ELX[#  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 j zxf"X-  
    2&^,IIp  
    <ol$-1l#9  
    *D,v>(  
    7. 偏振敏感光栅的分析 C!aX45eg  
    FiV^n6-F`  
     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。 *T.={>HE8  
     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) uf{SxEa  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    Ig40#pA  
    8. 利用参数优化器进行优化 Y}V)4j  
    Ktg&G<%J0  
    D6C -x  
     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。 9Q SUCN_  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 }M"-5K}  
     在该案例种,提出两个不同的目标: y>)mSl@1y  
     #1:最佳的优化函数@193nm  y)N.LS  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    b&hF')_UOz  
    o=a:L^nt,  
    9. 优化@193nm UD Iac;vT  
    w]]x[D]L  
    9m<X-B&P  
     初始参数: /ieu)m:2  
     光栅高度:80nm uAPLT~  
     占空比:40% EvGUj$  
     参数范围: e3HF"v]2!  
     光栅高度:50nm—150nm )_x8?:lv  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) A-AN6.  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 1s^$oi}  
    ^)eessZ  
    Gaw,1Ow!`2  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 3rXL0&3w%  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 mCEKEX  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 P:zEx]Y%  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 .R<s<]  
    hc@;}a\Y  
    10. 优化@193nm结果 ;6\Ski0=l  
    D6pEQdX`  
    R'1vjDuv  
     优化结果: z=8_%r  
     光栅高度:124.2nm Bv |jo&0n  
     占空比:31.6% kBDe*K.V  
     Ex透过率:43.1% |Ls&~'ik  
     偏振度:50.0 g-TX;(  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求。 {~B4F}ES  
    %n V@'3EI  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性,对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 ZT3jxwe  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化,透射表现出较差的一致性。 aaqjE  
     因此,在第二个步中,将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 J&] XLr.j  
    %]P@G^Bv  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 -mWw.SfEZ  
    K{[Fa,]'  
    0ghwFo  
     初始参数: ^*owD;]4_  
     光栅高度:80nm XQ|j5]  
     占空比:40% JOE{&^j  
     参数范围: ;j Y'z5PH5  
     光栅高度:50nm—150nm .q;RNCUt  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) n(F<  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% 8xGkh?%  
    H 29 _ /  
    !gA^$(=:"  
     优化结果: hTNYjXj  
     光栅高度:101.8nm ,y{fqa4  
     占空比:20.9% @v:ILby4-  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) {(zL"g46  
     偏振对比度:50.0 S)AE   
    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。 N?u2,h-  
    %y^ Kw  
    12. 结论 fb S.  
    kY |=a  
     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) \2LA%ZU  
     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 #@OKp,LJ  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) w|U@jr*H]  
     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。 ":#A>L? l  
     
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