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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 4T3Z9KD!8 ~!ooIwNNz 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。 J2}poNmm 0{vT`e' 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 7c"Csq/]I \^6 [^\@[ 所需工具箱:高级光栅工具箱 "BsK'yo. =?$~=1SL+ 相关案例:100.01,101.01 U
2-{p pO *[~yq5 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 L\UPM+tE ~AjPa}@ f 建模任务: umns*U%T; GXxI=,L8F 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。 x^@oY5}cr QM8Ic,QFvo 6D
Xja_lp 优化目标: $B8Vg `+ {C&Uq#V —TE模偏振光的透过率最大化 lrZ]c:%k XB7*S*"! —TM模偏振光的透过率最小化 hZfj$|< 3!8(A/YP; 优化函数: ^"O>EY': #f"eZAQ { —最小化TE的透过率 _yg;5#3 YzjRD: —最小化偏振度(要求>50:1) -+{[.U<1jk T^Ia^B-%}g
tTBDb F%<*a,m6g —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 N
;=zo-8 rO>'QZ%
5IUdA? 7SS#V 优化的自由变量为: 6YU,>KP nQQHm6N —缝宽:10—190mm +rU{-`dy9' 1q(Qr
h —光栅深度:20—200nm \}4Y]xjV2 @]q^OMLY 优化算法: W+;=8S ~588M
8~ —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。 -XXsob}/8 —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=\)[;U C]2-V1,ZX 光路流程图和偏振分析器: RAl/p9\A+ #WZat
?-N 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 %W9R08` )qb'tZz/g_ 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。 Ik^^8@z .Pj<Pe Parameter Run 的全局搜索: <[\I`kzq d7](fw@c Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Q k}RcP W]/J]O6 Parameter Run 设置 o3`U;@ &u r<fcZ)jt| 缝宽:10—19nm 步长10nm; ;>mM9^Jaf l#enbQ`-~ 规划深度:20——200nm 步长10nm; H2%Qu<Kg2 HghdTs 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 ?'0!>EjY" <4.Exha;= 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 qr4 lr!#t jbipNgxkr 使用扫描模块进行参数联合调查。 nrMW5>&-` 优化函数依据迭代次数进行显示: ;ZUj2WxE s>o#Ob@4' 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。 %?+vtX 7qyPI 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。 tnobqL' =tD*,2] 参数构成: }},0#Ap rs?Dn6:;B 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%; >\[]z^J r|UJJ9i 局部参数优化: WGn=3(4 E>s+"y 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。 U4=l`{5on k5E2{&wZ 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; ,i6E L Op-z"inw 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},s Oe;#q R ?iCJ5 m ,:PMS8pS 参数定义: |:5O|m ' TiI /I`A 规划深度为20-200nm,权重1e20 <b
H*f w K bLSK 缝宽10—190nm权重1e20 ?d3K:|g *@' 'OyL 优化函数定义:
]S4"JcM 3[u-
LYW ——TE效率最小值被最大化(全波段) sMGo1pG( 7 2JwG7qh ——偏振对比度大于50(全波段) ^}Vc||S +"-l~`+<es ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 r%f Q$q> IOZw[9](+ 1<'z)r4 选择下山简法进行局部优化。 GP c
B( _jG|kjFTc 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。 x9>$197 Oq~{HJ{ + )Qu,%2
优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 `.J)Z=o g7]S 优化过的参数为: ru 6`Z+p IrL7%? 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% +@?Q "B5u} 8%CznAO"?W 结论: N 62;@Z\7 e#Ao]gc 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 "}Om0rB}1 KsOSPQDGE 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。 [T r7SU#x xF!IT"5D 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ?\,;KNQr zK~8@{l}_" : ir#7/ QQ:2987619807 `3\U9ZH23
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