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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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    在线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 正序阅读 楼主  发表于: 2021-11-26
    案例315（3.1） Nmt~1.J  
    E^ c *x^  
    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。 '+vmC*-I(  
     @-xvdntx  
    1. 线栅偏振片的原理 }(XKy!G6  
    kw#-\RR_c  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 RP+)sCh  
    2. 建模任务 YAeF*vP  
    F&7|`o3  
    Px*<-t|R-  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 :/Es%z D  
     偏振元件的重要特性： HOCj* O4  
     偏振对比度 (dQ=i  
     透射率 ITn PF{N  
     效率一致性 `F&~SU,  
     线格结构的应用(金属)     ^Mc9MZ)  
    q3h& V  
    3. 建模任务： 79d(UG'O  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    ,p(&G_  
    4. 建模任务：仿真参数 $)8,dS  
     <Q- m &  
    偏振片#1: Yc_(g0NK  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 +w?R4Sxjn  
     高透过率(最大化) tk=S4 /VWv  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) idX''%"  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) ,5ZQPICF  
    偏振片#2: bJD$!*r\%!  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 d(ypFd9z  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 ybJwFZ80  
     光栅周期：100nm w7Y@wa!  
     光栅材料：钨 B {:a,V7  
     Qs59IZ  
    5. 偏振片特性 S1mMz i  
     EEL3~H{(  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Myiv#rQ)  
    A%$~  
    r@Jy*2[-Jq  
     btq 4diW  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) k>.8lc\  
    Rc1k_fZ}  
     6X m'^T  
    !8cV."~  
    6. 二维光栅结构的建模 PRTjXq6)5  
    u5glKE  
    C}Kl!  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 >X05f#c"v/  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 0NC70+4L  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 y*-_  
    h3 XS t  
     Z f\~Cl  
    *`Vmncv3  
    7. 偏振敏感光栅的分析 A0k?$ko  
    \i%mokfbc  
     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。 {A:uy  
     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) X|eZpIA45  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     5h6o}  
    8. 利用参数优化器进行优化 je2_ .^  
    W [K.|8ho  
    +?m.uY(  
     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。 1d]F$ >  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 B#SVN Lv  
     在该案例种，提出两个不同的目标： }shxEsq  
     #1:最佳的优化函数@193nm l&qCgw  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     N~mr@rXC  
    {o)pwM"@(  
    9. 优化@193nm Q^rR}Ws  
    V<H9KA  
    er)I".|  
     初始参数： N6}/TbfAR  
     光栅高度：80nm +W*~=*h|  
     占空比：40% `;;l {8  
     参数范围： Hn(1_I%zF  
     光栅高度：50nm—150nm 'Uf?-t*LT@  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) SNH 3C1  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 R54[U  
     vb6EO[e% I  
    ~!r;?38V`  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 #T^2=7 w  
     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。 t n5  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 gaY&2  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 M }d:B)cz  
    71c[ `h*0{  
    10. 优化@193nm结果 !sm/BsmL7T  
    eNAxVF0  
    UGhEaKH~R  
     优化结果： 67& hXIp  
     光栅高度：124.2nm 1" cv5U  
     占空比：31.6% uD&B{c+a  
     Ex透过率：43.1% s51$x M  
     偏振度：50.0 =L" 0]4K  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 #lP8/-s^  
    LJ(WU)CPc  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 2(xC|  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 2Kz+COP+  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 :OY~Q3 @  
    Vi8A4  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 YNU}R/u6^  
     "S%t\  
    K}R+~<bIY  
     初始参数： Lqj Qv$  
     光栅高度：80nm )O~[4xV~  
     占空比：40% 5XZ! yYB?  
     参数范围： y!77gx?-  
     光栅高度：50nm—150nm xLz=)k[''  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ijF_ KP'  
     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% pFd8p@m_2  
    5:h[%3'bB  
    JF .Lo;  
     优化结果： B;1qy[  
     光栅高度：101.8nm w6% Q"%rp  
     占空比：20.9% C|$q Vh>  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） H,!xTy"Wh  
     偏振对比度：50.0 7z{wYCw  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 Dsg>~J'  
     \c}(rqT  
    12. 结论 g\JJkXjD#  
     `a& kD|Yh  
     应用的偏振分析器可以评价偏振光栅与波长和角度的关系。(同样适用于极紫外光谱范围) &N|$G8\CY  
     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 $RaN@& Wm  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) @^W`Yg)C  
     通过选择合适的评价函数(包括参数权重)可使优化更加合理化，并满足独立的要求。 ` R6`"hx$  
     
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