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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。 BsFO]F5mmX  
     9Rk(q4.OP  
    1. 线栅偏振片的原理 tKt}]KHV  
    :i!fPNn  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 >\1twd{u]  
    2. 建模任务 Sl8+A+  
    @m5J%8>k  
    <~dfp  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 +DRt2a #  
     偏振元件的重要特性： FXr^ 4B}  
     偏振对比度 [k$GUU,jY  
     透射率 PaSwfjOnqr  
     效率一致性 pl>b 6 |  
     线格结构的应用(金属)     QKP #wR  
    ,?yjsJd.  
    3. 建模任务： J6CSu7Voa  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    q(qm3OxYo  
    4. 建模任务：仿真参数 g}hUCx(  
     \r IOnZ.WK  
    偏振片#1: l?)>"^  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 \Hp!NbnF$  
     高透过率(最大化) n=-vOa%  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) "#E Z  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) _AF$E"f@  
    偏振片#2: fcdXj_u  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 O + aK#eF  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 M<Bo<,!ua  
     光栅周期：100nm ^!B]V>L-  
     光栅材料：钨 Oey Ph9^V  
     Ct `)R  
    5. 偏振片特性 )s>|;K{  
     6|p8_[e`  
     偏振对比度：(要求至少50:1) YQD `4ND  
    WblH}  
    0i}.l\  
     Vl$RMW@Ds  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%) 0 @#Jz#?  
    K_+M?ap_  
     ulALGzPh  
    Q.$/I+&j  
    6. 二维光栅结构的建模 7a_8007$l  
    C)m@/w  
    jk`U7 G*  
     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。 <q'?[aKvR  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 Wg%]  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 Pm P&Qje7  
    5dv|NLl  
     r2f%E:-0G  
    |d&Kr0QIV  
    7. 偏振敏感光栅的分析 gIweL{Pc  
    roZn{+f  
     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。 jA^yUd-  
     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) 1?)h-aN  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     y=9fuGL6  
    8. 利用参数优化器进行优化 0>m$e(Z  
    u L v  
    L"0dB.  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 lre(]oBXA  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。 DBy%"/c  
     在该案例种，提出两个不同的目标： ih("`//nP  
     #1:最佳的优化函数@193nm !}|'1HIC  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     @[FO;4w  
    UK'8cz9  
    9. 优化@193nm i*l =xW;bM  
    M`7lYw\Or!  
    }`Wo(E}O  
     初始参数： QX?moW6UW  
     光栅高度：80nm YO.ddy*59  
     占空比：40% KKk<wya&O  
     参数范围： *B4OvHi)'  
     光栅高度：50nm—150nm kb$Yc)+R4  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) ;|\j][A  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 hH$9GL{H  
     9Pvv6WyKy  
    L   
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 `E;xI v|  
     通过改变参数的权重，以保证此参数在优化过程中能够得到优先优化。 b$Ei>%'/";  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 c;KMox/  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 Wt5pK[JV  
    gr!!pp;  
    10. 优化@193nm结果 g9Dynm5  
    1e9~):C~W  
    yz>S($u  
     优化结果： ^Et^,I:`  
     光栅高度：124.2nm asQ^33g z  
     占空比：31.6% "\lO Op^-  
     Ex透过率：43.1% w$]wd`N}  
     偏振度：50.0 }]1C=~lC  
    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。 {Gh9(0,B?  
    jU 3ceXV  
     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。 Rm_+kp@\  
     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。 ifWQwS/,a  
     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。 d=\TC'd"{  
    $BLd>gTzmv  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 )yz)Fw|&  
     O|Y`:xvc  
    O<AGAD  
     初始参数： Z"l].\= F  
     光栅高度：80nm xqDz*V/mD  
     占空比：40% ifl LY7j  
     参数范围： %b h: c5  
     光栅高度：50nm—150nm av'[k<  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +s7w@  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。此外，透射一致性偏差不超过5% nXuy&;5TL,  
    `.~*pT*u  
    @5 ??`n  
     优化结果： #l*w=D?  
     光栅高度：101.8nm n%}#e!  
     占空比：20.9% [Ak 0kH >  
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） C%%gCPI^y  
     偏振对比度：50.0 i}f"'KW  
    优化后的偏振片满足所需的光学功能，并达到给定的技术要求，尤其是Ex 偏振光的透射一致性。 3C;;z  
     `Um-Y'KE  
    12. 结论 7uu\R=$  
     cl{mRt0  
     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) Q 4L7{^[X  
     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 Q7zpu/5?  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) ym` 4v5w  
     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。 qx0F*EH|  
     
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