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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 h,Y{t?Of zLE>kK 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。 A)~/~ oR!n bm 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 ze-TBh/ {IF}d*: 所需工具箱:高级光栅工具箱 RcKQER OYQXi 相关案例:100.01,101.01
o9DYr[ dVjcK/T< 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 /7!_un9 1D3dYVE 建模任务: }D&"z8mP Ew)n~!s 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。 ,'/HcF?yf Ac*B[ywA3 d;*OO xQV 优化目标: '2Mjz6mBDA 8ItCfbqa6 —TE模偏振光的透过率最大化 QE`:jxyad ~5XL@j I^ —TM模偏振光的透过率最小化 "\wDS2M) @1`W<WP 优化函数: ;p?42rCIcl JI{OGr —最小化TE的透过率 ,E
n(gm /*mFP.en —最小化偏振度(要求>50:1) zyQ,unu {+9^PC_hm;
rH
[+/&w5 +aXMH T"U —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化
$\JQGic` 0%q{UW2
)- Wn'C'Z xIq"[?m 优化的自由变量为: n9mM5H47 BIHHRCe:@n —缝宽:10—190mm _7t|0aNo\ '>S8t/ —光栅深度:20—200nm Q
KDb TA-(_jm 优化算法: 945
|MQPn R?={{+O —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 d=c1WK —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 y5Z<uwXc
?fqkM 光路流程图和偏振分析器:
k=d%.kg eKU@>5 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Np5/lPb1 ,_TH@0{ 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 _z"ci$[ D
KMbs Parameter Run 的全局搜索: k7Be'E
BKG <*~BG)b Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 (d GM;Dq8 zwniS6R1 Parameter Run 设置 S9F]!m^i b'Nvx9=W 缝宽:10—19nm 步长10nm; zei9,^
C iJynR [7 规划深度:20——200nm 步长10nm; n79DS(t =^%Pwkz 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 2Xq!'NrS s].'@_~s 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 (<:rKp c?3F9w# 使用扫描模块进行参数联合调查。 FclSuQWti 优化函数依据迭代次数进行显示: uq#h\p| \Im\*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~1`0 5k7(! 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。 LBiv]3 VQW)qOR9 参数构成: xa%ktn 4-?`# 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%; ^VLUZ M $5%QM} 局部参数优化: :R _#'i VlQwVe 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 BBuYO$p KohQ6q 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; %>*0.)wG I5<#SW\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。 X7B)jH%N HDae_. j/` qd(=B A1 s=;qr 参数定义: odT7Gq k`J..f9 规划深度为20-200nm,权重1e20 KA*l6`( Gv2./<{# 缝宽10—190nm权重1e20 "ih>T^| kBQenMm 优化函数定义: 2KNKdV3NK *U^\Mwp ——TE效率最小值被最大化(全波段) `] dx% OTjryJ^ ——偏振对比度大于50(全波段) ,I:m*.q @Y<ZT;J ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 y2ws*IZ" Tk|;5^#H JU,ROoz( 选择下山简法进行局部优化。 :@807OYzy p(&o'{fb 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。 1NHoIX u:u 7|\q
'jl XLb 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 lp%.n= '\ ii]=C(e9 优化过的参数为: 1?#p !;& O.8m%ZjD 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% 8&[<pbN) [<1+Q =; 结论: X\)KVn` pj-HLuZR 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 [^BUhm3a #yRA.; 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。 %-p{?=:K F0^~YYRJV 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 NF.6(PG| ,(kXF: 7a_n\]t465 QQ:2987619807 fy-Z{
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