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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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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 G5RR]?@6V  
    FQ2  
    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。 YTpSHpf@  
    b#Z{{eLny  
    关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 *@r/5pM2}  
    GT!M[*[  
    所需工具箱:高级光栅工具箱 el<s8:lA  
    9J*\T(W  
    相关案例:100.01,101.01 mpEK (p  
     $s c  
    相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 <#y[gTJ<'>  
    )!Z*.?  
    建模任务: p8H'{f\G  
    H8^(GUhyp  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅,基底为融石英,产生TE模的起偏。 kr5">"7  
    S8w _ii3zd  
    5 +YH.4R  
    优化目标: 7qLpZ/  
    vq0Tk bzs  
    —TE模偏振光的透过率最大化 z'U1bMg  
    `$<.pOm  
    —TM模偏振光的透过率最小化 [M}{G5U.  
    S6M}WR^,  
    优化函数 mPK:R^RjG&  
    4 Y9`IgQ  
    —最小化TE的透过率 /P3 <"?#k  
    H8zK$!  
    —最小化偏振度(要求>50:1) J +DDh=%  
    7P5)Z-K[  
    \0I_<  
       FZ<gpIv!NS  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 [{,T.;'<j  
    l0w]`EE  
    LTCb@L{^i  
    fS:&Ak ];  
    优化的自由变量为: y`5 9A  
    #PW9:_BE  
    —缝宽:10—190mm FP`b>E qOH  
    v2\FA(BPn  
    —光栅深度:20—200nm _QE qk@ql  
    G1tY)_-8[  
    优化算法: 0c]/bs{}  
    l -mfFN  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 !cLo> ,4  
    —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 z`}qkbvi  
    o]_dJB  
    光路流程图和偏振分析器: t%FwXaO#  
    TR`U-= jH,  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 1~`fVg  
    :zbQD8jv  
    对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 P[ck84F/  
    DGF5CK.O  
    Parameter Run 的全局搜索: [`[|l  
    '<xXK@=KEI  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 J#(LlCs?@c  
    8z`G,qh  
    Parameter Run 设置 mb3"U"ohs  
    [;yOBF  
    缝宽:10—19nm 步长10nm; ) 7@ `ut  
    h0f;F@I  
    规划深度:20——200nm 步长10nm; F6|]4H.3Q  
    SmH=e@y~Lx  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 fu ,}1Mq#  
    (@VMH !3  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 70nqD>M4  
    5yo%$i8I  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 5`  ~JPt  
    优化函数依据迭代次数进行显示: n\'4  
    ] vsz, 0  
    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。 At>DjKx]O  
    [5b--O  
    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。 xml7Uarc  
     . iI  
    参数构成: ]^7@}Ce_  
    9>/4W.  
    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%;  `25yE/  
      
    zxl@(h d  
    局部参数优化: Y =I'czg  
    2\{M:\2o  
    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。 uyWunpT  
    mdDOvm:&  
    起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; _8J.fT$${  
    >\#*P'y`d  
    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。 "m8^zg hL  
    CwzZ8.o$i  
    &`r-.&Y  
    "|q& ea rc  
    参数定义: o#Dk& cH  
     8q!]y6  
    规划深度为20-200nm,权重1e20 lgy <?LI\  
    u4?L 67x  
    缝宽10—190nm权重1e20 _6hQ %hv8  
    ;[YG@-"XZ  
    优化函数定义: 1n8/r}q'H  
    NwvC[4  
    ——TE效率最小值被最大化(全波段)  4e7-0}0  
    -@2iaQ(5a2  
    ——偏振对比度大于50(全波段) |SSSH  
    Hzz %3}E  
    ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。  7xlkZF  
    xLajso1g69  
    :eCwY  
    选择下山简法进行局部优化。 ML 9' |  
    I$G['` XX/  
    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。 V2EUW!gn 2  
    b_taC^-l  
       iWkWR"ys y  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 \*?~Yj #  
    _;y9$"A  
    优化过的参数为: {}przrU^c  
    `$ 9x1dx  
    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% khxnlry  
    &6!)jIWJ  
    结论: v{4$D~I  
    V f&zL Sgr  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 c)85=T6*aA  
    %wy.TN  
    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'9'G M  
    :3Ox~o  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 $a]`nLUa  
    zC!t;*8a  
    @,+5y\]C  
    QQ:2987619807
    H*R"ntI?w  
     
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