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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） tzWSA-Li  
    m)ky*"(  
    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。 Q 04al=  
     #px+;k 5  
    1. 线栅偏振片的原理 1E[J%Rh\ l  
    .KB^3pOpx  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 /kZebNf6H  
    2. 建模任务 YFLZ%(  
    SB;&GHq"n  
    YiXk5B0Uh  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 7Kr*P<-G  
     偏振元件的重要特性： j"t(0 m  
     偏振对比度 |{z:IQLv  
     透射率 p,EQ#Ik  
     效率一致性 4qb/da E:Z  
     线格结构的应用(金属)     gDQ^)1k  
    B?eCe}*f;B  
    3. 建模任务： xeg/A}yE  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    -V*R\,>  
    4. 建模任务：仿真参数 x 77*c._3v  
     :(E@Gf  
    偏振片#1: ]g#:KAqz  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 JinUV6cr  
     高透过率(最大化) oM X  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) |0&IXOW"XF  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) E+j/ Cu  
    偏振片#2: ^rB8? kt  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 _>o:R$ %}  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 -vAC"8)S  
     光栅周期：100nm *^pR%E .  
     光栅材料：钨 3<e=g)F  
     lB8-Z ow  
    5. 偏振片特性 J@/kIrx  
     $H2u.U<ip  
     偏振对比度：(要求至少50:1) ] 7[ 3>IN  
    [CTnXb  
    eFB5=)ld  
     F0m-23[H  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) \:P>le'1  
    {Ea b j  
     bS{bkE>  
    `{gHA+B  
    6. 二维光栅结构的建模 av(6wht8  
    Yz9owe8}[  
    '"52uZ{  
     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。 iR HQ:Y!  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ~kV/!=  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ynp8r f  
    \wmN  
     g%aYDl  
    V_)-#=J  
    7. 偏振敏感光栅的分析 ,S\CC{!  
    &L3M]  
     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。 hy9\57_#  
     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) B  5L2<  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     BqEI(c 6  
    8. 利用参数优化器进行优化 4a&RYx  
    D2 #ZpFp"h  
    >:SHV W  
     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。 J @`1TU  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 yER(6V'\iQ  
     在该案例种，提出两个不同的目标： iG $!6;w<  
     #1:最佳的优化函数@193nm A]*}HZ ,  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     />C^WQI^  
    P|`8}|}a  
    9. 优化@193nm =&6eM2>P  
    cUk7i`M;6  
    @b\$yB@z  
     初始参数： b\f O8{k  
     光栅高度：80nm gE-tjoJ  
     占空比：40% >[f?vrz  
     参数范围： WH%g(6w1j  
     光栅高度：50nm—150nm F k7?xc  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 39c2pV[  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 H;mSkRD3N  
     Y+pHd\$-4  
    I]|Pq  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 /*~EO{o  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 +SzU  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 &/Z /Y ]  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 f^3*)Ni  
    a9e>iU  
    10. 优化@193nm结果 t mn tp  
    yNBQGSH  
    PxX 4[ P  
     优化结果： goNG' o %|  
     光栅高度：124.2nm q~Hn -5H4Q  
     占空比：31.6% xh-o}8*n"  
     Ex透过率：43.1% ,O5NLg-  
     偏振度：50.0 thh. A  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 Bg=wKwc8  
    pp?D7S  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 2YL?,uLS  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 Z9E\,Ly  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 Vsr.=Nd=  
    >dXGee>'M  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 Q>qUk@  
     >tS'Q`R  
    y8y5*e~A-)  
     初始参数： 'ycJMYP8  
     光栅高度：80nm MR7}s4o  
     占空比：40% W.jGGt\<\  
     参数范围： 1q\\5A<V  
     光栅高度：50nm—150nm /V8 #[9K  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) `cn#B BV  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% R+:yVi[F]U  
    &3>)qul  
    hF?1y`20  
     优化结果： KM0ru  
     光栅高度：101.8nm qAr M|\l1  
     占空比：20.9% l9~e". ~'  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） _{O>v\u  
     偏振对比度：50.0 yF:1( 4  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 T~?Ff|qFC  
     P{`C^W$J^  
    12. 结论 ]]![EHi(\  
     [^n.Pns  
     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) ;>hO+Wo  
     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 ldcqe$7,  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) G>_*djUf  
     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。 mUC)gA/  
     
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