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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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    离线infotek
    科学家
     
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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） Z6AU%3]  
    }N9a!,{P=b  
    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。 !9cPNIi  
     m1; <T@  
    1. 线栅偏振片的原理 ^yZSCrPGI  
    ^Jpd9KK  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 .MPOUo/e  
    2. 建模任务 <0qY8  
    VQ;- dCV  
    &J@ZF<Ib  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 #YVDOR{z  
     偏振元件的重要特性： 5h^qtK  
     偏振对比度 {Om3fSk:  
     透射率 v=WDs#"  
     效率一致性 uOUw8  
     线格结构的应用(金属)     ;RZa<2  
    os ud  
    3. 建模任务： H.~+{jTr  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    'u%;6'y  
    4. 建模任务：仿真参数 ][qA@3^Tw  
     _r)nbQm&  
    偏振片#1: EMH}VigR  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 { 3P!b|V>  
     高透过率(最大化) Y k6WSurw  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) h4xdE 0  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) #{`NJ2DU]  
    偏振片#2: u}0t`w:  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 a #**96Av  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -;.fU44O[#  
     光栅周期：100nm 0vNM#@  
     光栅材料：钨 t$D[,$G9  
     @].aFhH`)  
    5. 偏振片特性 1fp&"K:yR  
     jo:p*Q "F  
     偏振对比度：(要求至少50:1) w8Vzx8  
    mM~Q!`Nf.  
    GDe$p;#"9g  
     @d9*<>@:  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 2uB26SEIl  
    -/*{^[  
     Jq@LZ2^  
    tXGcwoOB  
    6. 二维光栅结构的建模 |EU08b]P29  
    aa3YtNpP  
    3p#^#1/_  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 :P'5_YSi  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 TJa%zi  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 h 'CLf]  
    v3]M;Y\  
     ]sIFK  
    PkO(Y!  
    7. 偏振敏感光栅的分析  KX@Fgs  
    _J`M>W)8  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 h<jIg$rA  
     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) LDNUywj@w  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     '?[msX"aqa  
    8. 利用参数优化器进行优化 hD=D5LYAZ  
    |LhuZ_;1xo  
    3 g!h4?^  
     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。 \8H"lcj:  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 ;!Mg,jlQ  
     在该案例种，提出两个不同的目标： 'c]&{-w<i  
     #1:最佳的优化函数@193nm -UE-v  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     svII =JB  
    {K}+$jzGVt  
    9. 优化@193nm WfI~l)  
    q9Wtu7/  
    +d. Bf  
     初始参数： D=+sD"<|  
     光栅高度：80nm 8A qe'2IH=  
     占空比：40% e hGC N=  
     参数范围： D-/A>  
     光栅高度：50nm—150nm 3x$#L!VuU  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) L.(k8eX  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 qyC"}y-  
     hy rJu{p  
    =^{+h>#s@  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 *0tNun 5=3  
     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。 n%hnL$!z  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 uhLW/?q.  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 6y5~Kh6  
    a$-ax[:\sm  
    10. 优化@193nm结果 GQQ6 t  
    uW|y8 BP $  
    Obm\h*$  
     优化结果： `W=JX2I  
     光栅高度：124.2nm 1F-L( \oKm  
     占空比：31.6% {0~ p"%*  
     Ex透过率：43.1% IB<ihk  
     偏振度：50.0 "O{sdVS  
    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。 2oRmro  
    q}lSnWY[[  
     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。 [DviN  
     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。 }#@LZ)]hK  
     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。 hvwr!(|W  
    iQQJ`  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 scmb DaOn  
     j  jQ=  
    -b<+Ra  
     初始参数： v,! u{QP  
     光栅高度：80nm ~drNlt9jf  
     占空比：40% H3b`)k sFr  
     参数范围： ~V5jjx*  
     光栅高度：50nm—150nm j yE+?4w;  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) v2^CBKZ+  
     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% >ZT3gp?E  
    [?A0{#5)8x  
    j&r5oD;  
     优化结果： G}g+2`  
     光栅高度：101.8nm gvX7+F=}B  
     占空比：20.9% 4-AmzU  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） yWy9IWI["  
     偏振对比度：50.0 uQ}kq7gd  
    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。 .#SWfAb2h  
     fQ@["b   
    12. 结论 k 'o?/  
     Gvwel!6  
     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) !nVuvsbv  
     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 -Cl0!}P4I  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) 3UEh%Ho  
     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。 "Y6 f.rB  
     
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