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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: 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。 mz3Dt>  
    OJ<V<=MYZ  
    1. 线栅偏振片的原理 Uq(fk9`6  
    (CY#B%*  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 17!<8vIV$C  
    2. 建模任务 +w(B9rH  
    #9q ]jjH E  
    G4J)o?:m@  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OTWp,$YA=  
     偏振元件的重要特性: 2h`Tn{&1/  
     偏振对比度 eJ60@N\A  
     透射率 jJe?pT]o  
     效率一致性 bfKF6  
     线格结构的应用(金属)
    Vv*](iM  
    BSyS DM  
    3. 建模任务 \s,~|0_V  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    Eu$hC]w  
    4. 建模任务:仿真参数 RFLw)IWkL_  
    hfRxZ>O2  
    偏振片#1: 6Vu)  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 mh,a}bX{  
     高透过率(最大化) x\K,@  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) !5>PZ{J  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) f_ |=EQ  
    偏振片#2: fmv,)UP  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 S.*LsrSV  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 $SdpF-'  
     光栅周期:100nm v`r*Yok;`  
     光栅材料:钨 oGz5ZDa#  
    Up\ k67  
    5. 偏振片特性 qR9!DQc'  
    vg*~t3{L  
     偏振对比度:(要求至少50:1) @ [%K D  
    *fQn!2}=(  
    y*#+:D]o*  
    #E4|@}30`  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) mD;ioaE  
    m tVoA8(6  
    oe[f2?-  
    3% O[W  
    6. 二维光栅结构的建模 b-YmS=*  
    }[SYWJIc  
    ;.3 {}.Y  
     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。 R#HX}[Hb  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 * 5(%'3  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 7 /XfPF  
    -b=A j8h  
    t/h,-x  
    Jj~|2Zt  
    7. 偏振敏感光栅的分析 @oQ"FLF.  
    a.fdCI]%  
     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。 Q 6dqFnz  
     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) /?u]Fj  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    Qn)AS1pL+  
    8. 利用参数优化器进行优化 }gKJ~9Jg  
    $ U-#woXa  
    Mt&n|']`8  
     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。 Zhc99L&K  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 j5rMY=|F  
     在该案例种,提出两个不同的目标: gB]jLe  
     #1:最佳的优化函数@193nm T%w5%{dqJ  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    ?b\oM v5y  
    UvuA N:'  
    9. 优化@193nm @x_0AkZU  
    ku GaOO  
    oObQN;A@6  
     初始参数: mEyIbMci  
     光栅高度:80nm {2U3   
     占空比:40% {TaYkuWS  
     参数范围: C0CJ;   
     光栅高度:50nm—150nm SZ~lCdWad  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ~#7uNH2  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 ^;wz+u4^l  
    O"J"H2}S  
    NYc;Zwv9  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 !1Nh`FN  
     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。 rTim1<IXR  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 r`Dm;@JU  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 ywA7hm  
    ' 1X^@]+6  
    10. 优化@193nm结果 |BXp`  
    b"w@am>&  
    5-UrHbpCZ#  
     优化结果: */4hFD {  
     光栅高度:124.2nm f( <O~D  
     占空比:31.6% K?>sP%m)  
     Ex透过率:43.1% co-1r/ -O  
     偏振度:50.0 Cng_*\=O  
    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。 4<Kxo\\S  
    uzIM?.H  
     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。 {+V ]@sz  
     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。 AOe f1^S=  
     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。 +%Z:k  
    .9vt<<Kwh  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 ijKQ`}JA  
    f6 s .xQ  
    ?RS4oJz,5g  
     初始参数: Xh}G=1}  
     光栅高度:80nm 2?:'p[z"]  
     占空比:40% Ok<,_yh  
     参数范围: yatZ Al(B  
     光栅高度:50nm—150nm U^]@0vR  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) m$7C{Mr'  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外,透射一致性偏差不超过5% `nY.&YT  
    m]c1DvQb  
    oA3;P]~[  
     优化结果: Adgfo)X5  
     光栅高度:101.8nm 6W:FT Pt44  
     占空比:20.9% OxUc,%e9P  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) p-H}NQ\  
     偏振对比度:50.0 9+ |W;  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能,并达到给定的技术要求,尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 NDJP`FI  
    O`T_'.Lk  
    12. 结论 |XV`A)=f  
    t<"%m)J  
     应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) I@TH^8(  
     VirtualLab参数优化工具箱提供了不同的优化方式,用以改善提高光学元件的性能 }$LnjwM;,  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) {7%(m|(  
     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。 taMcm}*T1  
     
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