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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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    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 5 B6:pH6e  
     10(N|2'q  
    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。 AsOI`@FV  
     (X/JXu{  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 t|%ul6{gz  
     ;7}*Xr|  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 &/p 9+gd  
    [PT}!X7h  
    相关案例：100.01,101.01 E:AXnnGKO  
     >b0}X)Z+U  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 lKcnM3n  
     XT)@)c7j  
    建模任务： %o>1$f]  
     LJ?7W,?  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 hE${eJQ| U  
     \Uiw: ,  
    $1YnQgpT  
    优化目标： S3w? X  
    +}]xuYzo  
    —TE模偏振光的透过率最大化 qW*)]s)z  
     [/FIY!nC?  
    —TM模偏振光的透过率最小化 PYGHN T  
     oVdmgmT.Y  
    优化函数： zKv}J  
     wbTw\b=  
    —最小化TE的透过率 V.qB3 V$  
     $|KbjpQ  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） J c*A\-qC.  
    8I%1 `V  
     >U z3F7nHi  
       wXe.zLQ  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 @xo9'M<l  
    kN )P-![  
     {8eNQ-4I  
    YRFM1?*  
    优化的自由变量为： \O56!,k  
    gO29:L[t  
    —缝宽：10—190mm 9"[#\TW9Vb  
     YvonZ  
    —光栅深度：20—200nm ]*).3<Lw  
     !U@[lBW  
    优化算法： sNWj+T  
     0=NB[eG  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 YIfbcR5  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 z?7pn}-  
     b$hQB090  
    光路流程图和偏振分析器： @>?&Mw\c  
     (c;$^xZK  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 >Gkkr{s9  
     .M04n\  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 i9Qx{f88  
    uTQ/_$  
    Parameter Run 的全局搜索： 2!A/]:[F  
     {B 34^H:  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 =4G9ev 4  
     \%UA6uj  
    Parameter Run 设置 "~tEmMz  
     /p~gm\5Z  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； *x$\5;A  
     E=7~\7TE  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； <S<(wFE@4  
     $%LjIeVA5  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 CQS34&G$a  
     o}<}zTU  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 )tB mSVprl  
     Ef69]{E  
    使用扫描模块进行参数联合调查。  e tY9Pq  
    优化函数依据迭代次数进行显示： oE}1D?3Sp  
    Rh iiQ  
    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。 .pZwhb  
     [E+#+-n7  
    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。 ? r^+-  
     qjuX1 6o  
    参数构成： 9M<{@<]dm  
     `zF=h#i  
    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%； 0]&~ddL  
      
    Ie4}F|#=  
    局部参数优化： 5TqX;=B  
    q*8^938  
    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。 '6WaG hvO  
    n>{ >3?  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； S Bs_rhe  
    '~2;WF0h  
    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。 Y6f0 ?lB  
    z>~Hc8*]3  
    :`25@<*u  
    G}d@^9FkE  
    参数定义： bmFnsqo  
    lIz"mk  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 1-4W4"#  
    *22}b.)  
    缝宽10—190nm权重1e20 J"# o #~  
    |\J8:b> }  
    优化函数定义： j"hfsA<_I  
    *s} dtJ  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） pPUKx =d  
    a~=$9+?w  
    ——偏振对比度大于50（全波段） &Nl:  
    l-g+E{ZM  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 v [\' M  
    ?"\X46Gz;  
    yc?+L ;fN  
    选择下山简法进行局部优化。 adRvAq]mA  
    @Pb!:HeJE  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 `L/\F,  
    '(4$h3-gv7  
       k%Jv%m}aB  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 y ~7]9?T  
    lku}I4  
    优化过的参数为： eKsc ["  
    fo@ 2@  
    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% { <f]6  
    0j@gC0xu)|  
    结论： v@(Y:\>  
    Ey4%N`H-^  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 v47Y7s:uQ  
    =J:6p-\*  
    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。 bS[;d5  
     E|P  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 3=SIIMp7=  
    }&M$  
    ckG`^<  
    QQ：2987619807     (pJ-_w' G  
     
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