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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 9z'(4U '.gLqm}% 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。 }q?*13iy( Tebu?bj 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 |s!<vvp] PP{s&( 所需工具箱:高级光栅工具箱 q.:j
yj6 nvInq2T1 相关案例:100.01,101.01 x'iBEm cgV5{|P 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 U-.A+#<IT9 D b&=
N 建模任务: E0t%]?1 `p#u9M> 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。 Yc`PK =!l oAt{#v HO}eu 优化目标: O5v~wLx9e ?mbI6fYv —TE模偏振光的透过率最大化 p)c"xaTP#F n2N:rP —TM模偏振光的透过率最小化 'GF <_3I2l ?
4v"y@v 优化函数: }$oZZKS 1 ~s$< —最小化TE的透过率 u`gY/]y! z{(c-7* —最小化偏振度(要求>50:1) j"Z9}F@ L"It0C
fq(3uE]nC K)P].htw —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ,|^ lqY q^Ui2
NOQSL T= S{S.H?{F
优化的自由变量为: k/m-jm_h S]<%^W' —缝宽:10—190mm 1#V&'A |bX{MF —光栅深度:20—200nm ]]6 GmdS~Fhp 优化算法: w=x
[=O D.,~I^W —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。 V\/5H~L —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。 `{+aJ0<S fctVJ{? 光路流程图和偏振分析器: pIgjo>K PS/00F/Ak 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 en8l:INX ]}9D*V 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。 pP*`b<| >mp"=Y Parameter Run 的全局搜索: `y*o-St3 JU!vVA_ Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 mApl}I 6B&ERdoX Parameter Run 设置 qVr?st _<7e5VR 缝宽:10—19nm 步长10nm; HyJ&;4rf Y/`*t(/5 规划深度:20——200nm 步长10nm; R zn%!d^$> 8+8P{_ 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 m:C |R-IL 2|}KBny 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 1J[|Ow ct@i]}"` 使用扫描模块进行参数联合调查。 <lf6gb 优化函数依据迭代次数进行显示: 89l{h8R .WpvDDUK3 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 }x+s5a;!3/ (nt= TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 \"=b8x 0RkiD8U5 参数构成: V"W)u#4, BLcsIyq 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; t(\P8J B$&&'i% 局部参数优化: {"@E_{\ "Rq)%o$Z 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 _?~)B\@~0 O`2hTY\ 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; Fa9gr/.F,@ b(?A^a 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 Z >F5rkJ {aYCrk1 YN($rAkL 6^vHFJ$ 参数定义: \"AzT{l!; cP&XkAQ 规划深度为20-200nm,权重1e20 8~eYN-#W& FX:'38-fk 缝宽10—190nm权重1e20 WoX,F1 o (g#,AX 优化函数定义: P'p5-l UK bT#re ——TE效率最小值被最大化(全波段) X0Zr?$q
"M4gl ——偏振对比度大于50(全波段) _do(
Wz-7oP%;I ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 =d`/BDD X7{ h/^ q? 2kD"%$ 选择下山简法进行局部优化。 Kk<MS$Ov 5Q.z#]Lg 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。 dT4e[4l _)F0oC { xH/Pw?^ 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Hsi<!g. 0
|Y'@& 优化过的参数为: ;'xd8Jf XbL\l 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% k=r)kkO) n>
O3p
~ 结论: (N` x 0F|DD8tHR 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 'k9dN
\ev *d;D~"E<@ 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。 l1wYN,rv TWk1`1| 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 L2m~ GnP|? ye-R sCw X| QQ:2987619807 ( R0>0f@
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