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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。 j{t r''yN  
     d[;&2Jz*  
    1. 线栅偏振片的原理 8ce'G" b  
    $S?xB$  
    带金属脊的线栅偏振片（如铝，铬等）。 ]d|M@v~c4  
    2. 建模任务 voP #}fD  
    RSM+si/  
    Y!(w.G  
     全部透射光线的严格仿真和结构参数的优化。 XTb .cqOC  
     偏振元件的重要特性： j\B taC  
     偏振对比度 b9b`%9/L  
     透射率 //$^~} wt  
     效率一致性 6|6O| <o  
     线格结构的应用(金属)     Csgby(D*O  
    7D8 pb0`;J  
    3. 建模任务： :.-KM7tDI1  
    x-z方向(截面)                         x-y方向(俯视图)
    H\<PGC"_Y  
    4. 建模任务：仿真参数 8_rd1:t5  
     Z\1`(Pq7`  
    偏振片#1: I[ 06R  
     偏振对比度不小于50@193nm波长 4q@[k: '  
     高透过率(最大化) QS,_=< (  
    光栅周期：100nm(根据加工工艺) ~( rZ)  
     光栅材料：钨(适用于紫外波段) E%f!SD  
    偏振片#2: #7J3,EV  
     偏振对比度不小于50@300—400nm波段范围内 &MONg=s3  
     在波长范围内具有5%一致性的高透过率 v,3 }YDu  
     光栅周期：100nm IMy!8$\u  
     光栅材料：钨 $qoal   
     !0X"^VB  
    5. 偏振片特性 kZ^wc .  
     p+2%LYR u  
     偏振对比度：(要求至少50:1) Sn;q:e3i{A  
    [S.zWPX9{  
    p5nrPL  
     z5f3T D6,  
     一致性误差，如Ex的透射(在要求波长范围内不超过5%)  )Z:maz  
    `V[ hE r|  
     [Fd[(  
    U!lWP#m  
    6. 二维光栅结构的建模 Qeq=4Nq  
    (b.Mtd  
    4`"Q!T_'  
     该案例使用一般二维光栅工具，该工具嵌入在VirtualLab光栅工具箱。 7:C2xC  
     通过使用该功能可处理不同类型的光栅形状。 {]y!2r  
     通过一个矩形光栅结构来模拟紫外线栅偏振片。 cgQ2Wo7tCq  
    Fow{-cs_p  
     'EU|w,GL}  
    w*4sT+ P  
    7. 偏振敏感光栅的分析 *+ O  
    !ZN"(0#qz  
     可通过“偏振分析器”对偏振敏感光栅进行分析，该工具是VirtualLab光栅工具箱的一部分。 AeW_W0j  
     偏振片最重要的几个特性可直接进行选择(如偏振度、透射率和反射率) ev yA#~o  
     此外，分析器提供了许多选项。如波长变化和入射角。     A6Wtzt2i  
    8. 利用参数优化器进行优化 z8PV&o  
    H)+wkR!~  
    UzkX;UA  
     利用VirtualLab参数优化器可根据给定的评价函数轻松地对结构参数进行优化。 "Z a}p|Ct  
     如要求的效率和偏振对比度等，可在优化结构参数中找到。  !h* F58  
     在该案例种，提出两个不同的目标： <QK2Wc_}-"  
     #1:最佳的优化函数@193nm # 9ZO1\  
     #2:在300nm至400nm间一致性优化函数     n{%[G2.A  
    pH?"@  
    9. 优化@193nm /.1h_[K]  
    O~F8lQ  
    *C^`+*}OE$  
     初始参数： RLF]Wa,  
     光栅高度：80nm `lE8dwL  
     占空比：40% Rd+ `b  
     参数范围： &?SU3@3|  
     光栅高度：50nm—150nm !2=eau^p  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) F[oTc^dr  
     评价函数：偏振度目标值为50，要求Ex (TM) 透过率不低于40%。 #_fL[j&  
     E njSio0  
    sHMZ'9b  
     根据需要的评价函数，可以选择不同的约束类型。 d ?OsVT; U  
     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。 H:L<gv(rG  
     “贡献值”一栏表示的该权重值下参数的优先权。 ;e ^`r;]  
     在该案例中，权重选择如图所示，因此贡献值相同。 '$be+Z32  
    G~\=:d=^,`  
    10. 优化@193nm结果 'uF"O"*  
    h@(S];.  
    m[?gN&%nc  
     优化结果： B#x.4~YX  
     光栅高度：124.2nm cpBTi  
     占空比：31.6% 9GVv[/NAb  
     Ex透过率：43.1% Nc[u?-  
     偏振度：50.0 {rZ )!  
    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。 {o.i\"x;  
    ;PX>] r5U0  
     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。 \@:mq]Y  
     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。 7-MkfWH2b6  
     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。 g E;o_~  
    THDyb9_g  
    11. 300nm到400nm波长范围的优化 <bgFc[Z  
     LO M-i>  
    $<s 3;>t  
     初始参数： Y**|e4  
     光栅高度：80nm YST{ h{  
     占空比：40% #x5?RHX56  
     参数范围： qCgoB 0  
     光栅高度：50nm—150nm 97L# 3L6t  
     占空比：20%—50%(与20nm—50nm的脊高相一致) +HNM$yp  
     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% dn@_\5  
    a/H|/CB 3  
    JQ]A"xTIa*  
     优化结果： :Z5Twb3h  
     光栅高度：101.8nm <;nhb  
     占空比：20.9% yMbg1+:   
     Ex一致性透过率：5%（300nm到400nm之间） XhG3Of-6  
     偏振对比度：50.0 $[DSe~  
    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。 )wueR5P  
     T:(c/ >  
    12. 结论 _G=k^f_  
     !qF t:{-h  
     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) $^j#z^7  
     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 uiIS4S_  
    (如Downhill-Simplex-algorithm) El#"vIg(\  
     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。 "s5[w+,R  
     
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