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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) gM= ~dBz  
    AzQ}}A;TSx  
    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。 >H%8~ Oek  
    NCsUC  
    1. 线栅偏振片的原理 lA ,%'+-  
    oC?b]tzj  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 +0a',`yc  
    2. 建模任务 xFvSQ`sp  
    EfUo<E  
    vLC&C-f  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 Ln: y|t  
     偏振元件的重要特性: Y/hay[6  
     偏振对比度 REsThB  
     透射率 f2Slsl;  
     效率一致性 npe*A  
     线格结构的应用(金属)
    CkflEmfe  
    )a6i8b3  
    3. 建模任务 k |Lm;g  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    VEn%_9(]  
    4. 建模任务:仿真参数 fU8;CZnx  
    Gm%[@7-  
    偏振片#1: z/T ZOFaM  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 iVl"H@m/  
     高透过率(最大化) IrVeP&KM+  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) _Yhpj}KZ  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) - Z|1@s&  
    偏振片#2: t3WlVUtq3  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 JxWHrsh[  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 yQW\0&a$  
     光栅周期:100nm B\mdOTLQ  
     光栅材料:钨 &]M<G)9  
    Jw^+t)t  
    5. 偏振片特性 o4J K$%  
    nxJhK T  
     偏振对比度:(要求至少50:1) *83+!DV|  
    Vz#cb5:g  
    `#UTOYx4  
    =1,g#HS  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) ~9n@MPS^!  
    0<)8 ?ow  
    o+vf  
    FD6|>G  
    6. 二维光栅结构的建模 B}jZ~/D}  
    (5I]umtge  
    OW.ckYt%  
     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。 PFc02 w  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Fivv#4YO  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 m&x0,8  
    7}#vANm  
    (PNvv/A  
    FxUH ?%w  
    7. 偏振敏感光栅的分析 `b2 I)xC#  
    j` x9z_  
     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。 b)V[d8IA  
     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) v|"{x&I.  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    1idEm*3&(  
    8. 利用参数优化器进行优化 bZi>   
    @fY!@xSf  
    QVP $e`4  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 I?PKc'b  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 *7R3EUUk  
     在该案例种,提出两个不同的目标: 5GY%ZRHh  
     #1:最佳的优化函数@193nm G ;z2}Ei  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    ecF I"g  
    h8h4)>:  
    9. 优化@193nm ]EK"AuEz`  
    @#V{@@3$  
    Qj=l OhM  
     初始参数: *n*OVI8L  
     光栅高度:80nm tQ)8HVKF  
     占空比:40% kgQEg)A]!x  
     参数范围: `KL`^UqR  
     光栅高度:50nm—150nm p;p G@Vg  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) USbiI %   
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 |%tR#!&[:g  
    e88JT_zrO  
    :?S2s Ne2  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 *L^{p.K4  
     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。 E u@TCw8@  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 H"-p^liw  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 W w8[d  
    >Z3}WMgBN  
    10. 优化@193nm结果 uwIZzz  
    w3& F e=c  
    )jH"6my_  
     优化结果: Zj}, VB*T  
     光栅高度:124.2nm ['c:n?  
     占空比:31.6% |e9}G,1  
     Ex透过率:43.1% Yd,*LYd2EL  
     偏振度:50.0 9 ROKueP  
    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。 [A3hrSw  
    [<%yUy  
     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。 n,0}K+}  
     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。 1 t#Tp$  
     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。 R~tv?hP  
    }&!rIU  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 g<,|Q5bK  
    BBp Hp  
    +J^}"dG  
     初始参数: >i0FGmxH  
     光栅高度:80nm Vb1@JC9b  
     占空比:40% ]vlQNd?  
     参数范围: aMHIOA%Kh  
     光栅高度:50nm—150nm Ek 4aC3  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) Z|~<B4#c  
     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% bFTWuM  
    ;[6u79;I  
    *+J&ebSTN  
     优化结果: G? [#<W@+  
     光栅高度:101.8nm O|OPdD  
     占空比:20.9% N),Zb^~nw  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) !|`YNsR  
     偏振对比度:50.0 E-Mp|y/V  
    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。 +ivz  
     ,{.&xJ$  
    12. 结论 7tyn?t0n  
    Gd'^vqo<  
     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) (K2 p3M^  
     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 pZWp2hj{X  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) X/.|S57  
     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。 0.Iw/e  
     
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