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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 pT ocqJ22  
     A"bSNHCKF  
    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。 ;*)fO? TG)  
     _sf#J|kQ  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 8%2rgA  
     A}#]g>L  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 )S wG+k,  
    vzohq1r5  
    相关案例：100.01,101.01 .^W\OJ`G  
     ,2 g M-  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 %g]$Vfpy  
     "3Xv%U9@  
    建模任务： :uIi ?  
     7$1fy0f[l  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 bU:}ZO^S  
     P+;CE|J`X  
    dY4k9p8  
    优化目标： ni"$[8U  
    6 <qwP?WN  
    —TE模偏振光的透过率最大化 6m-:F.k1(  
     /+x#V!zM  
    —TM模偏振光的透过率最小化 \&\_>X.,  
     :Er^"9'A2  
    优化函数： 'd2qa`H'}B  
     (/"K+$8'  
    —最小化TE的透过率 ?x5wS$^q<  
     c4ZuW_&:  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 5M<' A=  
    x!"SD3r=4>  
     7|+|\ 7l#  
       mX<Fuu}E*Z  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 +&7[lsD*  
    7g A08M[O  
     s.R-<Y 3  
    d%#!nq{vd  
    优化的自由变量为： "'z,[v 50&  
    wDT>">&d  
    —缝宽：10—190mm LC,*H0  
     4GU/V\e|  
    —光栅深度：20—200nm d}{LM!s  
     Ci7P%]9  
    优化算法： O6m.t%*  
     {) :%Wn M9  
    —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。 &dhcKO<4  
    —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。 ;~Q  
     V>b2b5QAH,  
    光路流程图和偏振分析器： .N~PHyXZR  
     &=F-moDD  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ^wx%CdFm'P  
     v`#j  
    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。 ?a'6EAErC  
    d5@X#3Hd  
    Parameter Run 的全局搜索： \)OZUch  
     Q0zW ]a  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Jv_.itc  
     _ztZ> '  
    Parameter Run 设置 csH2_+uG  
     GXDC@+$14  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； N$\ bg|v  
     fD1?z"lo  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； qP~WEcH`[  
     1R0ffP]  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 ~Cjz29|gp  
     \~JNQ&_o  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 =N YgGEFq.  
     8YuJ8KC  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 #O2wyG)oU  
    优化函数依据迭代次数进行显示： T n"e   
    NH7`5mF$  
    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。 FJP< bREQ  
     @ Ii-NmOr  
    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。 21r= = H$  
     j|:dYt`WM  
    参数构成： 4p.^'2m  
     ' |&>/dyq  
    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%； :.*HQt9N  
      
    D`6iDi t  
    局部参数优化： 95=g Y  
    ^_v[QV  
    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。 o^3FL||P#r  
    \)ip>{WG  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； qE )Y}oN  
    bS>R5*Zp  
    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。 =M7TCE  
    PK_s#uC  
    N_UQ  
    G6ayMw]OF  
    参数定义： O~V1Ywfq7^  
    QV7,G9  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 v=!YfAn  
    P0^c?s"I  
    缝宽10—190nm权重1e20 ?hnx/z+uT  
    eP"`,<  
    优化函数定义： "'m)VG  
    $9 K(F~/  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） U4BqO :sd  
    Yu'a<5f  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 4'',6KJ@  
    e}c&LDgU  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 dL-i)F  
    o\Uu?.-<  
    jpRBER_X  
    选择下山简法进行局部优化。 W{  fZ[z  
    F|>05>8  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 YTK^ijmU6x  
    J! {Al  
       ow$q7uf  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 \R(R9cry  
    gV8"V Zg2  
    优化过的参数为： [E7MsX  
    3X;{vO\a1  
    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% =!BobC- [b  
    ~2@Lx3t$  
    结论： ef=K_, _  
    ^"9* 'vTtc  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 yEq#Dr  
    fiVHRSX60  
    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。 qz!Ph5 (  
    ]IZ>2!6r  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 &SH1q_&BQ  
    LvcuZZ`1a  
    54{q.I@n  
    QQ：2987619807     qi(*ty  
     
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