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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。 _fk#<  
     XOP"Px@  
    1. 线栅偏振片的原理 c}Z6V1]QP  
    2x]>l? 5b  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 \nNXxTxX!  
    2. 建模任务 feM6K!fL`  
    g|X;ahTT  
    eV^d6T$  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 D/ybFk  
     偏振元件的重要特性： b}^S.;vNj  
     偏振对比度 BR`ygrfe  
     透射率 Ex amD">T  
     效率一致性  mEG6  
     线格结构的应用(金属)     +n0r0:z0  
    LkruL_E>  
    3. 建模任务： S0,R_d')  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    tC?=E#3 V  
    4. 建模任务：仿真参数 z4%uN |V  
     f"[J "j8  
    偏振片#1: ))kF<A_MK  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 3rW|kkn  
     高透过率(最大化) \W5O&G-C  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) ?Ea;J0V  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) kl!wVLE  
    偏振片#2: VZr>U*J[:  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 H<hVTc{K  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 S_ MyoXV  
     光栅周期：100nm g,t jm(  
     光栅材料：钨 (/d5UIM{&  
     qU2~fNY  
    5. 偏振片特性 Xazo 9J  
     bK"SKV  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Ei}/iBG@  
    /n~\\9#3  
    :NHH Dl  
     \6n!3FLl  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) S1 Z2_V  
    p^<yj0Y  
     &X@Bs-  
    6*4's5>?D  
    6. 二维光栅结构的建模 O<PO^pi  
    [yl sz?  
    Xp\/YJOibd  
     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。 4(e59ZgY  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 >z;[2 n'  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 E#J';tUQ  
    MObt,[^W  
     rk+#GO{  
    {2/LRPT  
    7. 偏振敏感光栅的分析 Re:jVJg Bz  
    9CA^B2u  
     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。 IEKU-k7}Z  
     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) >_rha~   
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     D']ZlB 'K  
    8. 利用参数优化器进行优化 /MY9 >  
    GRb*EeT  
    gmIqT f  
     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。 pi=-#g(2  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 "|;:>{JC  
     在该案例种，提出两个不同的目标： \!(  
     #1:最佳的优化函数@193nm &PkLp4mQ  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     /? r?it  
    4h5g'!9-g  
    9. 优化@193nm M02uO`Y9  
    4h@Z/G!T3  
    .s#;s'>g  
     初始参数： &_JD)mM5  
     光栅高度：80nm ,Y 3W?  
     占空比：40% +k dT(7  
     参数范围： "UEv&mQ  
     光栅高度：50nm—150nm D9`0Dr}/2  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) x~.:64  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 <0yE 5Mrf  
     1;Pv0&[q/  
    pF ^#}L  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 * ),8PoT  
     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。 (`SRJ$~f  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 .(pN5JI*  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 /C/id)h>  
    +?p.?I  
    10. 优化@193nm结果 f|y:vpd%  
    8$(Dz]v|[&  
    vG \a1H  
     优化结果： -n'F v@U  
     光栅高度：124.2nm ypJ".  
     占空比：31.6% Wf{O[yL*  
     Ex透过率：43.1% ,K:ll4{b  
     偏振度：50.0 VmzbZTup  
    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。 ?<G]&EK~~]  
    .VTy[|o   
     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。 M$0u1~K  
     由于在小于300nm波长时材料参数的变化，透射表现出较差的一致性。 YeF1C/'hy  
     因此，在第二个步中，将偏振片在特定的光谱范围内进行一致性优化。 )lJao  
    J9K3s_SN  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 AfG/JWSo}  
     jy]JiQ B  
    PjN =k;  
     初始参数： + >cBVx6  
     光栅高度：80nm C7H/N<VAq  
     占空比：40% }(egMx;"3J  
     参数范围： <>m }}^  
     光栅高度：50nm—150nm K |DWu8  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ' B  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% )5|I_PXB  
    C/(M"j M  
    Q5%#^ZdsTd  
     优化结果： 8foJI^3  
     光栅高度：101.8nm lV.F,3  
     占空比：20.9% %Th>C2\  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） SZJ$w-<z  
     偏振对比度：50.0 xQw7 :18wQ  
    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。 O@?k T;B  
     {QCf}@_]h  
    12. 结论  BUwONF  
     E*?<KZe"  
     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) P>9aI/d9  
     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 [!%![E  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) \^#~@9  
     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。 erVO|<%=R  
     
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