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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    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  -f<}lhmQ  
     Z:,`hW*A6  
    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。 nH+wU;M  
     [BEQ ~A_I  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 w,<n5dMv  
     ow'CwOj$  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 idjk uB(6  
    Juk'eH2^s  
    相关案例：100.01,101.01 |2jA4C2L}  
     ,"?8  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 A":cS }Ui  
     <(45(6fQ  
    建模任务： +z~bH!$2  
     Y44[2 :m  
    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。 *3fhVl=8^*  
     {!1RlW  
    {?}^HW9{  
    优化目标： z)u\(W*\iA  
    ey n-bw  
    —TE模偏振光的透过率最大化 *(Z\ "o!  
     AU8sU?=  
    —TM模偏振光的透过率最小化 -^< t%{d  
     wF*9%K'E  
    优化函数： kJCeQK:W  
     =8Z-ORW51  
    —最小化TE的透过率 #9HX"<5  
     g6OPYUPg  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） {m_y<  
    |[)pQGw  
     P9jSLM  
       zu,Yuq  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 Ir Y\Q)  
    Ns\};j?TU*  
     }LoMS<O-[  
    Qs<L$"L1  
    优化的自由变量为： TRE D_6  
    Z4sS;k]}  
    —缝宽：10—190mm d@ ] N  
     -\25&m!+  
    —光栅深度：20—200nm p& Kfy~  
     5eM{>qr}  
    优化算法： qXoq< |  
     VU+=b+B~m  
    —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。 FyNm1QNy^  
    —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。 ?gMq:[X N  
     G(bl)p^  
    光路流程图和偏振分析器： nx%eq ,Pq  
     7ab'q&Y[  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 /RWD\u<l  
     ;"8BbF.  
    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。 ONF x -U]  
    [i_evsUj?  
    Parameter Run 的全局搜索： 6!([Hu#= *  
     XI,=W  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 lWUQkS  
     _.I58r  
    Parameter Run 设置 =JxEM7r  
     G7r.Jm^q  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； $Xqc'4YOZ  
     X(Z(cY(  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； 4P#4R B  
     uI I! ?   
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 xxld.j6  
     e2L>"/  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 }[(v(1j='~  
      6NSSuK3  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 8EBd`kiq  
    优化函数依据迭代次数进行显示： wn\ R|'Rdz  
    sj6LrE=1  
    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}bLA>~Ta  
     3Z7gPU!H=  
    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。 [p]UM;+  
     ?A-f_0<0  
    参数构成： imB/P M  
     =,X*40=  
    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%；  HYv-5:B  
      
    Hoi~(Vc.  
    局部参数优化： 7\gu; [n  
    T # gx2Y  
    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。 /)<kG(Z  
    q#\B}'I{  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； i`?yi-R&  
    Bm<tCN-4  
    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。 r,Msg&rT  
    G3h"Eo?>g  
    d<E2=WVB6  
    5Fbb5`(  
    参数定义： e*d lGK3l  
    z 0F55<i  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 D}U gC\u  
    3sDyB-\&  
    缝宽10—190nm权重1e20 f*T}Ov4  
    :)h4SD8Y  
    优化函数定义： XEN-V-Z%*  
    6o*'Q8h  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 'ITZz n*  
    YdUcO.V  
    ——偏振对比度大于50（全波段） I.`D BI#-f  
    6X$nZM|g,  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 &%eM  
    $4og{  
    GH&5m44   
    选择下山简法进行局部优化。 :^FH.6}x  
    dCLNZq h6  
    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。 JOs kf(  
    @g*[}`8]y  
       Y@qugQM>  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 2EO9IxIf  
    u#Bj#y!  
    优化过的参数为： Ak$9\Sl  
    ;";>7k/}  
    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% 0T 0I<t  
    gADqIPu]  
    结论： MJa` 4[/  
    =5:kV/p  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 17w{hK4o8O  
    1f?Fuw  
    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。 U.ZA%De  
    jaMpi^C  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %CgmZTz~<  
    aJc>"#+ o  
    = \K/ulZo  
    QQ：2987619807     Z&h:3;  
     
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