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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 p}Bh `7.$
A U 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。 p[;@9!t hZ')<@hNP 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 A+z}z@K ]?NiY:v 所需工具箱:高级光栅工具箱 G-#rWZ& f>m! }F: 相关案例:100.01,101.01 !LsIHDs4 c(!pcB8 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 NS "1zR+ ,pUB[w\ 建模任务: 98vn"=3 AXv-%k}; 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。 >D_)z/v?" i8#:y`ai c<{~j~+ 优化目标: hE'>8 { j9BcoEl:; —TE模偏振光的透过率最大化 S7@/dHN mILCC}Kt —TM模偏振光的透过率最小化 O>9-iqP>`d <y#@v G 优化函数: J?1Eh14KZ AdzdYZiM_ —最小化TE的透过率 fVi[mH0=+ O8-Z >; —最小化偏振度(要求>50:1) ucJ8l(?Qc Bp4#"y2
M[e^Z}w.V W'e{2u —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 hW\'EJ 74hRG~
}^*`&Lh A[^k4> 优化的自由变量为: X<f4X"y :z\||f —缝宽:10—190mm H)Z$j&S{ m]}EVa_I`/ —光栅深度:20—200nm 7Oi<_b TeyFq0j@' 优化算法: >A}ra ^gU '"h}l` —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 Gc;-zq —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 l(}l([rdQ 6H0aHCM 光路流程图和偏振分析器: -WGlOpg0; GY"c1KE$ 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ^__P;Gr` Z`n "}{ 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。 Q v},X~^R !lp7}[k<y Parameter Run 的全局搜索: 9QeBz`lm) TjpAJW@- Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 v7@*dg B|=S-5pv* Parameter Run 设置 _6L'}X$)N ^GiWU +` 缝宽:10—19nm 步长10nm; SzG?m] 9MbF: 规划深度:20——200nm 步长10nm; CM t$) 8A'SMJi 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 8SCXA9} ghk"XJ| 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 d~T@fa EWWCh0
{ 使用扫描模块进行参数联合调查。 +u
lxCm_lV 优化函数依据迭代次数进行显示: WWLf'89It GZmfE` 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。 gmOP8.g u_*y~1^0 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。 WISK-z w!}kcn< 参数构成: X& XD2o"rt M1*x47bN 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%; X#X/P #=Whh
9-d 局部参数优化: *#GX~3A ]=Wq&~ 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。 V! .I> !)`m mr 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; :aD_>,n (T.j3@Ko 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。 SN$3cg]z A'*#UYn( 6?/f$,v E:P_CDSd] 参数定义:
FWLLbL5t [9yy<Z5 规划深度为20-200nm,权重1e20 ~e5E%bXxC /8/N 缝宽10—190nm权重1e20 %)e&"mq!| pQ8f$I#v 优化函数定义: }3-`e3 t;y@;?~ ——TE效率最小值被最大化(全波段) MQX9BJ% )0=H)k0 ——偏振对比度大于50(全波段) <V|\yH9 -r[O_[g w ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 R-Y 7I ) LohB,? (Y"./BDY 选择下山简法进行局部优化。 d[p?B-7% +t(Gt0+ 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。 >ffQ264g=i ^+Vf*YY
8 iq5-eJmq 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 P+rDln{ 0aYoc-( A 优化过的参数为: )\{]4[9N {=+'3p 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% Z{_YH7_ \{o<-S;h 结论: :]8!G- Z jori,"s 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ra1_XR} 161IWos 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。 Ubh)}G,Mg >{"E~U 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 &p55Cg@e) VrJf g I8\R7s3 QQ:2987619807 '.7ER
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