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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) y|q3Wa  
    :Lug7bUVD  
    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。 Fr$5RAyg  
    pO.2<  
    1. 线栅偏振片的原理 O,A{3DAe0  
    27< Enq]  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 e NafpK  
    2. 建模任务 Jdp3nzM^^@  
    zNuJjL  
    =6#Eh=7N  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 K}U-w:{  
     偏振元件的重要特性: f>Jr|#k  
     偏振对比度 UOmY-\ &c  
     透射率 zZC9\V}R  
     效率一致性 ivz5H(b  
     线格结构的应用(金属)
    9?3&?i2-  
    / Qk4  
    3. 建模任务 .eP.&  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    :$9tF >  
    4. 建模任务:仿真参数 'oC) NpnH  
    wIBO ^w\J  
    偏振片#1: wuJ4kW$  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 U~l$\ c  
     高透过率(最大化) [R7Y}k:9U  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) RlDn0s  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) .%C|+#&d  
    偏振片#2: xpx\=iAe  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;l-!)0 U  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 G<^{&E+=  
     光栅周期:100nm D+7Rz_=  
     光栅材料:钨 `%Al>u5  
    9lDhIqx0~  
    5. 偏振片特性 ?#YE`]  
    3gj+%%!G\  
     偏振对比度:(要求至少50:1) g^ i&gNDx  
    +V^;.P</  
    h.s+)fl\  
    t\j*}# S  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) VD]zz ^  
    9Ly]DZ;L  
    Q7COQ2~K   
    l/ ;  
    6. 二维光栅结构的建模 fn 6J *[`  
     \qK&q  
    yw3$2EW  
     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。 .JiziFJ@mj  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 ; XN{x  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 R= o2K  
    ;H.^i|_/  
    5=?\1`e1[  
    YNj`W1  
    7. 偏振敏感光栅的分析 u4%Pca9(=  
    Hi`//y*92H  
     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。 #7YY<) xt}  
     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) tWa) _y  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    xDoC(  
    8. 利用参数优化器进行优化 x&T[*i  
    Q=20IQp  
    'B0{_RaTb  
     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。 -JjM y X  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 q,eVjtF  
     在该案例种,提出两个不同的目标: 1.9}_4!  
     #1:最佳的优化函数@193nm K8.!_ c  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    6s/&BR  
    qF-@V25P  
    9. 优化@193nm X;c'[q  
    ^ tg<K  
    '>ssqBnI  
     初始参数: p\ZNy\N^  
     光栅高度:80nm z(^]J`+\  
     占空比:40% j*jo@N |  
     参数范围: ,lA  s  
     光栅高度:50nm—150nm Fv<F}h?6  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) bPt!yI:  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 g:dH~>  
    NI [ pp`  
    QTXt8I  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 }m;,Q9:+m^  
     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。 T7u%^xm  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 t+iHQfuP9A  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 >P @H#=  
    TS9|a{j3!  
    10. 优化@193nm结果 =i*;VFc  
    $$5aUI:$~$  
    #& Rw&  
     优化结果: LS*y  
     光栅高度:124.2nm (l- ab2'  
     占空比:31.6% K[r^'P5m  
     Ex透过率:43.1% }h!f eP  
     偏振度:50.0 s`'{I8'p/  
    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。 CtAwBQO  
    h+&OQ%e=8  
     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。 /+;h)3PN6  
     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。 5r8< 7g:>C  
     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。 D9 |n)f  
    \GZM&Zd  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 K&70{r  
    ^ ALly2  
    A}N?/{y)G  
     初始参数: Y>G@0r BG  
     光栅高度:80nm \$e)*9)  
     占空比:40% ]? g@jRs  
     参数范围: z>Hgkp8D"  
     光栅高度:50nm—150nm iIa'2+  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) .=;3d~.]  
     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% f@DYN!Z_m  
    8b-Q F  
    F,dx2ZPIs?  
     优化结果: sy"^?th}b  
     光栅高度:101.8nm G]i/nB  
     占空比:20.9% FUjl8b-|  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) aV?@s4  
     偏振对比度:50.0 4?7W+/~<&  
    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。 dA0.v+Foz"  
    \LppYXz  
    12. 结论 | >htvDL  
    27"%"P.1  
     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) e<h~o!z a  
     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 -[!P!d=  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) O 8u j`G 9  
     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。 gy0haW   
     
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