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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 V( SRw sD,FJ:dy 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。 "| W``&pM Q!v]njCIB7 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 N"&qy3F Kzf^ras4u 所需工具箱:高级光栅工具箱
_V_GdQ |FxTP&8~ 相关案例:100.01,101.01 \R (Yf!> V}+Ui]ie|I 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 8$y5) ~Q 2&d|L|-> 建模任务: H=(Zx =>,X)+O 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。 mUjM5ceAXO xr).ZswQ V{yk 优化目标: 8/`ij?gn h\PybSW4s —TE模偏振光的透过率最大化 [V _\SQV0 /dq(Z"O_ —TM模偏振光的透过率最小化 qASV\
<n Q9NKQuSu 优化函数: #5}v? fVx_]5jM —最小化TE的透过率 g.d~`R@v TxXX}6 —最小化偏振度(要求>50:1) )w'GnUqWz h;S?
a5@XD_b +W[NgUrGJ —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ]d -U eL{6;.C
y?.l9
wzz>N@| 优化的自由变量为: bbxo!K
m" :zLeS- —缝宽:10—190mm !;h`J:dN l"app]uVZ —光栅深度:20—200nm 2<33BBlWA ~#y( ]Xec2 优化算法: ?)L X4GY $3je+=ER —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 '5
kSr( —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 ?Q G?F9? q_[V9 光路流程图和偏振分析器: l~c# X3E ZAa:f:[#f 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 DZ5QC aA G*\U'w4w|* 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 fe$O Pl~ gO,2:, Parameter Run 的全局搜索: 8lfKlXR78 8xQjJ Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Gn}^BJN 6qH^&O][ Parameter Run 设置 odNHyJS0 I4\
c+f9 缝宽:10—19nm 步长10nm; Xw_6SR9C )h,-zAnZ 规划深度:20——200nm 步长10nm; F
uJ=]T unN=yeut 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 +#MQ8d T
}^2IJ] 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 S1G3xY$0 6*tbil_G+ 使用扫描模块进行参数联合调查。 &L`yX/N2 优化函数依据迭代次数进行显示: ST7Xgma- I^itlQ 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。 Sxg&73;ZV %y_AT2A 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。 + 3%i7 $ Ov#^wfA 参数构成: ->Bx>Y ruK,Z,3Q 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%; VaLl$w 3P[u>xE 局部参数优化: +U= !svE X'XH-E 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 z1`z
k0 F,>-+~L= 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; ]n$&|@ #uillSV 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。 5_~QS a-Ef$(i_ n 9N'}z ^#)M,.G^ 参数定义: Cv;\cI"& @!:_r5R~N 规划深度为20-200nm,权重1e20 nps"nggk BLQD=?Q 缝宽10—190nm权重1e20 ;gmfWHB< ;OD+6@Sr 优化函数定义: nH -1,#`g j~VHU89 ——TE效率最小值被最大化(全波段) *&sXC@^@^ Xsit4Ma ——偏振对比度大于50(全波段) ZFO*D79:K }$T!qMst{ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 z(d X< I!uGI P|{Et=R`1 选择下山简法进行局部优化。 b"QeCw#v`> #Y'svn1H 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。 .vJt&@NO s#2<^6 kx_PMpc 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 EU@XLm6 xPJ
kadu 优化过的参数为: 8`S6BkfC| V-
HO_GDo 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% 'YUx&FcM jtFet{ 结论: $bv l.c y/}ENUGR 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 u{"@
4 #w:6<$ 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。 ]psx\ZMa #v QyECf 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ?=X_a{}/ Vn1hr;i] ^S'tMT_ QQ:2987619807 WCPl}7>
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