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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [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: 2021-01-06
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 ]J~g'">  
     IHfSkFz`j  
    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 pgfu+K7?w  
     *%f3rvt7@)  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 a j_:|]j  
     cl#OvQ  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 qSCTFJ0  
    gNi}EP5>  
    相关案例：100.01,101.01 VG#$fRrZ  
     n K0hTQ  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 zXDd,ltm  
     Cg?I'1]o6  
    建模任务： m>+A*M8  
     Fj48quW1\P  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 _/8y1) I  
     zh hGqz[K  
    <X9T-b"$h  
    优化目标： D)RdOldr  
    Wpa$B )xg  
    —TE模偏振光的透过率最大化 -{r!M(47  
     JiUT\y  
    —TM模偏振光的透过率最小化 ]b!R-G!gV  
     y>&VtN{E  
    优化函数： 012:BZR  
     aq$62>[  
    —最小化TE的透过率 2@OBeR  
     E{?L= ^cU  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） S@;&U1@h  
    FW5*_%J  
     tgS+" ugl  
       V=Ww>  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 [_h.1oZp~  
    >J?jr&i  
     )62q|c9F  
    Zt7hzW  
    优化的自由变量为： t P At?  
    Rqt[D @;m  
    —缝宽：10—190mm >zN" z)  
     kz3?j<  
    —光栅深度：20—200nm D'Jm!Ap  
     [Ja(ArO3|[  
    优化算法： 4/ 0/#G#j  
     &P{o{  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 |q9,,i}!  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 &3+1D1"y/  
     D6"~fjHh  
    光路流程图和偏振分析器： Qj{$dqmDN  
     h,Y{t?Of  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 $ $W{HsX  
     ~k"eE V p  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 ID_|H?.  
    @|jKO5Y  
    Parameter Run 的全局搜索： BvNl?A@]A  
     + 6i7,U  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 )@sJTAK  
     w50.gr7  
    Parameter Run 设置 &zaW"uy3T  
     K*J4&5?/  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； A} x_zt  
     ..v@Q%  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； 8T!fGzHx  
     58a)&s[+  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。  3J'Bm"  
     'Y~8_+J?  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 }L{_xyi>#  
     Fv5x6a  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 EIy]qAE:f  
    优化函数依据迭代次数进行显示： {PP ^Rb)  
    tIc0S!H#  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 tU-#pB>H  
     F}VS)  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 ^59YfC<f  
     YL0WUD_>  
    参数构成： &mO/u= u  
     P@o,4\;K  
    缝宽50nm，规划深度200nm；最小TE透过率72.7%；最小偏振对比度62；TE透过率均匀误差7%； \Nh^Ig   
      
    4w?]dDyc%  
    局部参数优化： T<9dW?'|  
    u(TgWp5WF  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 cP$wI;P  
    Q0[CH~  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ~{3o(gzl  
    6qmo ZAg  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 `W.vW8 !#  
    9~Y)wz  
    3thG*^C5  
    [1Qk cR  
    参数定义： f6dE\  
    0& SrKn  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 &)fhlp5  
    jN5} 2 p*  
    缝宽10—190nm权重1e20 ;c \zgs~"T  
    ~Q{[fy=  
    优化函数定义： o0-fUCmC  
    nEa'e5 lg  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） {YxSH %  
    G*{u(x(  
    ——偏振对比度大于50（全波段） A{u\8-u  
    yC&b-y  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 p8}5x 2F  
    ]w&?k:y>  
    <(6-9(zHa  
    选择下山简法进行局部优化。 EFT02#F_f  
    ]'bQ(<^#  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 @poMK:  
    {XVf|zM,  
       ~[ ks|  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 I,`D&   
    C6;](rN)N  
    优化过的参数为： X=!n,=xI  
    S:B- nI  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% 9< 0$mE^:  
    A=YEY n  
    结论： VgC9'"|  
    uq#h\p|  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Q e2 /4j4  
    ?'8MI|*l%  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 \qK}(xq[  
    vSHIl"h  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 Nf?, _Rl  
    #uRq] 'P  
    6jy n,GU  
    QQ：2987619807     oJz:uv8Pe.  
     
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