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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。 ZHICpL  
    Nb#E +\q  
    1. 线栅偏振片的原理 h^~eTi;c]Q  
    U-3KuR+0  
    带金属脊的线栅偏振片(如铝,铬等)。 1F/`*z  
    2. 建模任务 {+z+6i  
    U v[:Aj  
    {.H}+@0  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 OWB^24Z&3  
     偏振元件的重要特性: 0UWLs_k:  
     偏振对比度 W8yr06{]  
     透射率 T {(6*^g<B  
     效率一致性 ')bx1gc(?  
     线格结构的应用(金属)
    t{!}^{ "5  
    27t:-O  
    3. 建模任务 ;r- \h1iA'  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    N ^h,[  
    4. 建模任务:仿真参数 '8i np[_  
    O<iE,PN)  
    偏振片#1: -q(,}/Xf  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 }.o rfW  
     高透过率(最大化) YANg2L>MK  
    光栅周期:100nm(根据加工工艺) `8xe2=Ub  
     光栅材料:钨(适用于紫外波段) %=S^{A  
    偏振片#2: ^z9ITGB~tV  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 ;'}1   
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 4zpprh+`K  
     光栅周期:100nm f Nm Sx  
     光栅材料:钨 /Kwo^Q{  
    bX|Z||img  
    5. 偏振片特性 BA A)IQF  
    @5acTY Q  
     偏振对比度:(要求至少50:1) 7,j}]  
    Nypa,_9}  
    lb{*,S  
    a`q">T%q  
     一致性误差,如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) x?va26FV  
    ["MF-tQ5  
    rbO9NRg>  
    9i yNR!  
    6. 二维光栅结构的建模 PM7*@~.  
    `Kpn@Xg  
    8.{5c6G  
     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。 2[r#y1ro  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 3)atqM)i  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 MHI0>QsI  
    yGZb  
    fk#SD "iJ  
    iKLN !QR  
    7. 偏振敏感光栅的分析 P3on4c  
    eMPi ho  
     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。 db@i*Bf  
     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) 3"6lPUS  
     此外,分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。
    u~bk~ 3.I  
    8. 利用参数优化器进行优化 vtCt6M  
    >y(;k|-$  
    &]ts*qCEL  
     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。 &Jk0SUk MP  
     如要求的效率和偏振对比度等,可在优化结构参数中找到。 2?z3s|+[  
     在该案例种,提出两个不同的目标: ucL}fnY1  
     #1:最佳的优化函数@193nm 7xMvf<1P  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数
    M// q7SHh  
    )0j^Fq5[+  
    9. 优化@193nm Nm\0>}  
    |XtN\9V.  
    =n cu# T]  
     初始参数: HIk5Q'ek  
     光栅高度:80nm CDK0 $W n  
     占空比:40% d2Z5HFtY  
     参数范围: -iR}kP|  
     光栅高度:50nm—150nm [v^T]L  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) )%-FnW  
     评价函数:偏振度目标值为50,要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 /[q6"R!uMz  
    mHM38T9C%  
    &;&i#ZO  
     根据需要的评价函数,可以选择不同的约束类型。 lr=? &>MXj  
     通过改变参数的权重,以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 D\}^<HW  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 Qo4]_,kR  
     在该案例中,权重选择如图所示,因此贡献值相同。 Q]S~H+eRy  
    %nSm 32/t3  
    10. 优化@193nm结果 FDbb/6ku  
    IX$dDwY|O>  
    hxP%m4xF +  
     优化结果: 6y)TXp  
     光栅高度:124.2nm Pv17wUB  
     占空比:31.6% -y5^xR  
     Ex透过率:43.1% + 0{m(%i  
     偏振度:50.0 !TA6-]1  
    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。 %YkJ A:  
    f=+|e"i #p  
     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。 ",!#7h  
     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。 -*~ = 4m<  
     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。 I<`K;El'  
    )h]~< fU  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 0"ksNnxK  
    {Fs}8\z  
    VgD z:j  
     初始参数: )_k"_VVcC  
     光栅高度:80nm [fx1H~T<  
     占空比:40% 8n+&tBq1  
     参数范围:  s6bILz-u  
     光栅高度:50nm—150nm HY0q!.qog  
     占空比:20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) K+ZJSfO6  
     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% D99g}  
    '3TwrY?-  
    BgRfy2:  
     优化结果: xP#vAR  
     光栅高度:101.8nm )9I>y2WU~  
     占空比:20.9% }{T9`^V:h  
     Ex一致性透过率:5%(300nm到400nm之间) O=~8+sa  
     偏振对比度:50.0 Ir&rTGFN  
    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。 W; yNg  
    d` %8qLIW  
    12. 结论 +Z> Y//  
    I,TJV)B  
     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) #hG0{_d7  
     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 Uc%n{ a-a  
    (如Downhill-Simplex-algorithm)  ?QxI2J  
     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。 YXz*B5R  
     
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