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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） yf&g\ke  
    B7%K}|Qg  
    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。 qSY\a\.<  
     2"IV  
    1. 线栅偏振片的原理 19E(Hsz  
    (GJtTp~2C4  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 }Fe6L;^;  
    2. 建模任务 F&d!fEHU  
    w!F>fcm  
    =:H-9  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 PLCm\Oh$l  
     偏振元件的重要特性： 5vx 4F f  
     偏振对比度 B)0/kY7c  
     透射率 'S`l[L:.8  
     效率一致性 hA7=:LG  
     线格结构的应用(金属)     p<5]QV7st  
    V*vQNPe y  
    3. 建模任务： nWd!ovd  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    \Zj%eW!m  
    4. 建模任务：仿真参数 E'08'8y  
     %3z[;&*3O  
    偏振片#1: @ {/)k%U  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 z?byNd8  
     高透过率(最大化) :?M_U;;z2+  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) ]A5F}wV4  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) CI W4E  
    偏振片#2: PmuG(qg  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 #(^<qr   
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 R{g= N%O  
     光栅周期：100nm Mu3G/|t(  
     光栅材料：钨 4.O)/0sU  
     R@c])\^]  
    5. 偏振片特性 s)-An( Uw  
     )D8op;Fn  
     偏振对比度：(要求至少50:1) 1Lb)S@Q`*R  
    _^iY;&  
    q5f QTV  
     j7}mh  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) j.=:S;  
    6n9/`D!  
     ,r B(WKU  
    iw)gNQ%z4  
    6. 二维光栅结构的建模 Fb,*;M1'  
    L3eF BF/  
    v5[gFY(?  
     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。 AiHU*dp6  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 "r^RfZ;  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 ;\pr05  
    IdmP!(u  
     g QBS#NY  
    e{x>u(  
    7. 偏振敏感光栅的分析 mP)bOAU  
    a6 Vfd&  
     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。 |4+'YgO  
     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) f I1CT)0<e  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。      VY6G{f  
    8. 利用参数优化器进行优化 j@xIa-{*  
    $0V+<  
    [n"eD4)K|  
     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。 P'KA-4!  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 tA1?8`bQ  
     在该案例种，提出两个不同的目标： Uh/=HNR  
     #1:最佳的优化函数@193nm @`[e1KQ  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     [RBSUOF  
    &eMd^l}:#  
    9. 优化@193nm T@1;Nbz]  
    I~l qg  
    h1~h& F?  
     初始参数： "`M~=RiI  
     光栅高度：80nm c/ Pql!h+  
     占空比：40% `:&RB4Z  
     参数范围： U$2Em0HO}  
     光栅高度：50nm—150nm 5( <O?#P  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) "L.k m  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 C@a I*+@-"  
     x-i,v"8  
    Sh#N5kgD  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 zY/Oh9`=v  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 #M!u';bZ  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 jU-LT8y:  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 d>[i*u,]/  
    3P!OP{`  
    10. 优化@193nm结果 X3sAy(q  
    A.b^?k%I  
    nc1~5eo  
     优化结果： }[leUYi`  
     光栅高度：124.2nm U*+-#  
     占空比：31.6% 7c\W&ZEmb-  
     Ex透过率：43.1% J* !_O#  
     偏振度：50.0 /T6bc^nOW  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求。 YT-ua{ .^  
     3?D, Wu  
     得到的光栅结构表现出与在193nm波长下相适应的特性，对于所使用的波长(紫外或极紫外)来说这是极具挑战性的。 +E. D:  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 @vq)Y2)r\  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 &en2t=a  
    }"+"nf5h  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 xY?p(>(  
     UXji$|ET6  
    6"iNh)  
     初始参数： e(wc [bv  
     光栅高度：80nm +788aK,{#  
     占空比：40% YC;@^  
     参数范围： tD`^qMua  
     光栅高度：50nm—150nm Xr^ 5Th\  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) aNry> 2:  
     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% L{~ ]lUo  
    rOOo42Y W`  
    !{ *yWpZ:  
     优化结果： z?13~e[D  
     光栅高度：101.8nm `XF[A8@h  
     占空比：20.9% H, 3Bf  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） bbq`gEV  
     偏振对比度：50.0 MgP|'H3\  
    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。 `IlhLv  
     ajkV"~w',|  
    12. 结论 (}F@0WYT^O  
     K 'I6iCrD  
     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) $m ;p@#n  
     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 AAfhh5i  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) kKRu]0J~[  
     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。 Tp@Yn  
     
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