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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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    离线infotek
    科学家
     
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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。 8\!0yM#yK  
     /],:sS7  
    1. 线栅偏振片的原理 44f8Hc1g  
    ?{\8!_Gvsl  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 %bZ3^ ub}t  
    2. 建模任务 l6Ze6X I  
    })T}e7>T  
    M ioS  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 5oGnPF  
     偏振元件的重要特性： |Q`}a %  
     偏振对比度 y mY,*Rb  
     透射率 ?'P8H^K6u  
     效率一致性 )AXTi4MNp  
     线格结构的应用(金属)     Ooc,R(  
    tNjb{(eO\h  
    3. 建模任务： 0@C`QW%m  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    ]n${j/x  
    4. 建模任务：仿真参数 8*=N\'m],  
     Ayc}uuu  
    偏振片#1: )_ NQ*m  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 L:%ek3SOz  
     高透过率(最大化) _jy*`$"q (  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺)  DC]FY|ff  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) w:r0>  
    偏振片#2: L7G':oA_`p  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 rs~RKTv-  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 aN ). G1  
     光栅周期：100nm 9Wb9g/L  
     光栅材料：钨 @NlnZfMu  
     ~d/Doi  
    5. 偏振片特性 } !pC}m  
     /(BQzCP9O;  
     偏振对比度：(要求至少50:1) @,CCwiF'q  
    qXt2m  
    QJTGeJ Y  
     }KCXo/y  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) +NxEx/{  
    64#~p)  
      6?+bi\6  
    Q pz01x  
    6. 二维光栅结构的建模 JiDX|Q<c  
    ,'= Y  
    R/~j <.s3P  
     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。 ul(1)q^  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 8 fVI33  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 LZ|G"5X[  
    .Ig`v  
     U.crRrN  
    j{7_p$JM  
    7. 偏振敏感光栅的分析 xh#ef=Bw  
    J}i$ny_3OB  
     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。 5L42'gJ  
     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) fH`P8?](x  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     Wgq*|teW  
    8. 利用参数优化器进行优化 IA&((\YC  
    qK:.j  
    M98dQ%4I  
     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。 gA2Il8K  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 r1}OlVbK  
     在该案例种，提出两个不同的目标： AXH4jQw  
     #1:最佳的优化函数@193nm @H@&B`Kd  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     I=D`:u\H  
    )KaQ\WJ:   
    9. 优化@193nm ~fAdOh  
    yh]#V"W3  
    C&NoEtL>s  
     初始参数： F{[2|u(4  
     光栅高度：80nm #| A @  
     占空比：40% 3+{hO@ O  
     参数范围： >H ic tH  
     光栅高度：50nm—150nm ro}plK(<WQ  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) YXg:cXE8e  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 Mn7 y@/1  
     s)375jCga  
    *.Y! ZaK  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 w<J$12 "p+  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 j &,vju  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 gEO#-tMjOQ  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。  3i?{E ^  
    6IPhy.8  
    10. 优化@193nm结果 kkyn>Wxv  
    6%U1%;  
    Fu )V2[TY  
     优化结果： @-kzSm  
     光栅高度：124.2nm G&/}P$  
     占空比：31.6% m3F.-KPO  
     Ex透过率：43.1% 5EFow-AH  
     偏振度：50.0 }}cVPB7   
    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。 , j'=sDl  
    ^^jF*)DT@  
     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。 H3QAIsGS  
     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。 @D9c  
     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。 ? 4qN>uW=  
    qnrf%rS  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 '}P)iS2  
     0Ny0#;P  
    gSZ NsiH  
     初始参数： Q7"KgqpQ3  
     光栅高度：80nm .3{S6#  
     占空比：40% #c+N}eX{  
     参数范围： p tv  
     光栅高度：50nm—150nm [5)1 4% x  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) U[U$1LSS  
     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% GQ2&D}zh  
    $w[@L7'(  
    L(`^T`  
     优化结果： >|6[uKrO  
     光栅高度：101.8nm ^zs CF0  
     占空比：20.9% Arir=q^2  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） qAR~js`5  
     偏振对比度：50.0 "Z &qOQg%3  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 r$k *:A$%  
     W$:;MY>0f  
    12. 结论 *S~. KW[  
     "!E(= W?  
     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(K{6R  
     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 bt%k;Z]  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) H$(%FWzQ%  
     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。 1_7x'5GdA  
     
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