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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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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-20
    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。 %D8ZO0J7H  
    W#BM(I  
    1. 线栅偏振片的原理 Y$Y_fjd_  
    !+4cqO  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 ;F#7Px(q  
    2. 建模任务 ;SaX;!`39+  
    \X&H;xnC5  
    BV(8y.H  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 &A)B~"[~  
     偏振元件的重要特性: xY U.D+RY  
     偏振对比度 0B&Y ]*  
     透射率 8&~~j7p,  
     效率一致性  2KN6}  
     线格结构的应用(金属)
    ;D s46M-s  
    {h2TD P  
    3. 建模任务 (85Fv&a  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    <Ib[82PU  
    4. 建模任务:仿真参数 & jczO-R^  
    0=q;@OIf  
    偏振片#1: d&u]WVU  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 P*@2.#oO  
     高透过率(最大化) t" 7yNs(I  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) E}_[QEY;Y  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) .E&z$N  
    偏振片#2: }X_;X_\3;'  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 X*Dj[TD]  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 I,VH=Yn5,  
     光栅周期:100nm VX+jadYdq  
     光栅材料:钨 n;p:=\uN  
    +sx 8t  
    5. 偏振片特性 ~$f;U  
    g'u?Rn 7*J  
     偏振对比度:(要求至少50:1) bY2 C]r(n  
    a9Z%JS]  
    O Xi@c;F  
    drd/jH&  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  4)4+M  
    ^1x*lLf  
    b}w C|\s  
    ?EpSC&S\  
    6. 二维光栅结构的建模 +|{RE.DL  
    Ev2HGU[  
    2gjGeM  
     该案例使用一般二维光栅工具,该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 -:9P%jWt  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Y<b-9ai<w  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 zT|)uP*  
    k@D0 {z  
    t"lyvI[  
    6PF8 /@Nh  
    7. 偏振敏感光栅的分析 j0GMTri3  
    ai^4'{#zi  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析,该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 Hb(B?!M)  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) _l], "[d  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    u=NS sTP&  
    8. 利用参数优化器进行优化 Q2];RS3.  
    *tX{MSYW  
    =GBI0&U  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 `L5~mb;7*  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 %77p5ctW  
     在该案例种,提出两个不同的目标: xwZ8D<e-,  
     #1:最佳的优化函数@193nm NHgjRP z"  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    lhYn5d)DV  
    F;!2(sPS  
    9. 优化@193nm DtWwG C  
    O:/y Ac`  
    /_-;zL  
     初始参数: W"xP(7X  
     光栅高度:80nm ^D_/=4rz8  
     占空比:40% +~U=C9[gj  
     参数范围: O^I[ (8Y8  
     光栅高度:50nm—150nm "4j:[9vR\  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) wVA|!>v  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 fKa\7{R  
    5[9 bWB{  
    >(tn"2  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 ~Z lC '  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 zMK](o1Vj  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 W:VP1 :  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 |"$uRV=qm  
    Zx?b<"k  
    10. 优化@193nm结果 M}"r#Plq  
    1GE|Wd  
    `wTlyS3[  
     优化结果: tue/4Q#7  
     光栅高度:124.2nm W {.78Zi9K  
     占空比:31.6% }98>5%Uv  
     Ex透过率:43.1% Er:?M_ev  
     偏振度:50.0 N 6O8Wn  
    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。 ` e{BId  
    qJT0Y/l:(  
     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。 ]yX@'f  
     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。 7/X"z=Q^|  
     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。 *Wb=WM-.  
    -#A:`/22  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ;<G<1+  
    IdRdW{o  
    88a<{5 :z  
     初始参数: Y5!b)vke  
     光栅高度:80nm _#qe#  
     占空比:40% ?&h3P8  
     参数范围: ?Zyok]s  
     光栅高度:50nm—150nm qMS}t3X  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) 2+9 2Q_+  
     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% $ A-b vL  
    azb=(l-  
    -Ubj6 t_K  
     优化结果: T"E(  F  
     光栅高度:101.8nm GG'Sp53GE  
     占空比:20.9% 2N6=8Xy 5K  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) +3bfD  
     偏振对比度:50.0 Ha ZFxh-(  
    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。 j [S`^2  
    '%3{jc-}  
    12. 结论 8tWE=8<  
    R~B0+: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) I Ru$oF}  
     VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 J/4y|8T/y  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) A:Rw@ B$  
     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。 VvgN3e[  
     
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