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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 8 yQjB-,#  
     rm<(6zY  
    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。 UuW"  
     2vT>hC?oHz  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 -Y{P"!p0  
     l$z\8]x  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 |lrLTI^a  
    7 i,}F|#8  
    相关案例：100.01,101.01 pX+`qxF\  
     V07e29w  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 nxw]B"Eg  
     )EcE{!H6+  
    建模任务： +-1t]`9k4  
     /X {:~*.z  
    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。 ng^`s}?o  
     Rcfh*"k  
    Ns?y) G>:  
    优化目标： ~bhesWk8!  
    d\+smED  
    —TE模偏振光的透过率最大化  Q47Rriw  
     s `U.h^V  
    —TM模偏振光的透过率最小化 aPWlV= oG  
     cK"b0K/M?B  
    优化函数： eJIBkFW/3y  
     XOAZ  
    —最小化TE的透过率 K FvNsqd  
     xQT`sK+  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） TU&gj1  
    AtGk _tpVZ  
     @.6l^"L  
       B0T[[%~3M  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 [/.o>R#J(  
    -Xb]=Yf-  
     hlWTsi4N  
    wz3BtCx  
    优化的自由变量为： 3@f@4t@5V  
    2&S*> (  
    —缝宽：10—190mm LS}dt?78`V  
     6lpfk&  
    —光栅深度：20—200nm 4{7O}f  
     GcmN40  
    优化算法： v,#*%Gn`%  
     yS%IE>?  
    —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。 N&n2\Y  
    —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。 I@76ABu^  
     (sSMH6iCif  
    光路流程图和偏振分析器： t:X\`.W  
     apPn>\O  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ]-FK6jw  
     ;"l>HL:^  
    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。 R] L|&{   
    W7r1!/ccj  
    Parameter Run 的全局搜索： q^ lx03   
     z-<U5-'  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 <1cYz\/ !M  
     o[pv.:w  
    Parameter Run 设置 g&I/b/A  
     ppH5>Y 6c  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； dP}=cZ~  
     \q(DlqTqs  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； bq{":[a  
     _7Z|=)  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 /2Q@M>  
     !c,=%4Pb  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 +MU|XT_5|6  
     (lBgW z  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 AdMA|!|:hc  
    优化函数依据迭代次数进行显示： MdM^!sk&`  
    3}V`]B#a  
    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。 'S]7:/CI  
     6Tjj++b(*  
    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。 h.+{cOA;n  
     tCH4-~,#  
    参数构成： oU[Ba8qh  
     f6@fi`U ,  
    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%； Wm!lWQu7  
      
    UZ#Yd|'PD  
    局部参数优化： z=C'qF`  
    H=b54.J8&  
    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。 _' KJ:3e  
    g#b[-)Qx  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； rK 9  
    #'m&<g,  
    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。 )pELCk  
    3{OY&   
    r;m_@*]  
    |L|)r)t  
    参数定义： ".aypD)W  
    yM}b  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 mRVE@ pc2X  
    *9V;;bY#  
    缝宽10—190nm权重1e20 J?4aSssE  
    .PjJ g^^  
    优化函数定义： ti6\~SY  
    )\fAy  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） *j9{+yO{ZE  
    K6"#&0  
    ——偏振对比度大于50（全波段） wXdtY  
    /'vCO |?L  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 IO/%X;Y_  
    . !gkJ  
    f44b=,Lry5  
    选择下山简法进行局部优化。 7g@P$e]  
    fT)u`voE,  
    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。 ACQbw)tiv}  
    s>y=-7:N  
       i"|="O0v5  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 |KSd@   
    R7axm<PR=  
    优化过的参数为： Ut"~I)S{LT  
    $x_6 .AOZ,  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% Lbb{z  
    'nH/Z 84  
    结论： +bC-_xGuh  
    Tc{r;:'G<  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 GMc{g  
    qm30,$\c`~  
    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。 X; $g7A  
    b'i-/l$  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 Ml &Cr  
    (S ~|hk^  
    BGAqg=nDV  
    QQ：2987619807     )C>4? )  
     
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