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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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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 @ S<-d  
     U yw-2]!n  
    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。 Te2zK7:  
     nR4y`oP+  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 aNyvNEV3C  
     kc/{[ME  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 \%sVHt`c  
    | ohL]7b<  
    相关案例：100.01,101.01 =%zLh<3v  
     >5R <;#8  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 J5h+s-'  
     USN8N (  
    建模任务： 7_2kDDW0  
     zEZLKWm9-  
    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。 fN"( mW>!  
     SXao|{?O  
    ZVeaTK4_ t  
    优化目标： 64-#}3zL  
    $3Z-)m  
    —TE模偏振光的透过率最大化 x8;`i$  
     q1E:l!2al  
    —TM模偏振光的透过率最小化 3] 1-M  
     "EU{8b  
    优化函数： v/*Y#(X  
     ) 'j:  
    —最小化TE的透过率 9WJz~SP+vR  
     zI~owK)%Z  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） +GsWTEz   
    3~e8bcb  
     ~}K5#<   
       i(? ,6)9  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ]|_\xO(  
    CF|]e:  
     tNVV)C  
    zrVC8Wb  
    优化的自由变量为： ,G#.BLH cX  
    T0)"1D<l  
    —缝宽：10—190mm y2O4I'/5<  
     |*RYq2y  
    —光栅深度：20—200nm p;?*}xa  
     fF*`'i=!  
    优化算法： 1b8p~-LsU  
     m\/ Tj0e  
    —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。 yfU<UQ!1  
    —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。 '03->7V  
     v#=`%]mL  
    光路流程图和偏振分析器： {brMqE>P#  
     0J.dG/I%  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ]d[ge6  
     ND<!4!R^  
    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。 ,3I^?5  
    `V[!@b:  
    Parameter Run 的全局搜索： kP xa7  
     >=iy2~Fz,  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 qH"Gm  
     Y2o6kS{x  
    Parameter Run 设置 PX|=(:(k  
     ? muzU.h"z  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； mVtXcP4b  
     4h6k`ie!$  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Y-ux7F{=z  
     N8KQz_]9I  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 QZ `tNq :/  
     }AZc8o-  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 1>Q{Gs^  
     $4jell  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 U $Qv>7  
    优化函数依据迭代次数进行显示： Qr# 1u  
    6)pH |d.FR  
    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。 * y^OV_n-8  
     rzp +:  
    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。 z9W`FBg  
     HaA1z}?n  
    参数构成： Y+/JsOD  
     j QU"Ved  
    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%； SPj><5Ro  
      
    \U%#nU{  
    局部参数优化： <lr*ZSNY  
    Ba\6?K  
    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。 &iN--~}!$  
    @1zQce>  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； `"vZ);i <  
    }U@m*dEG  
    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。 9>/wUQs!]  
    wwKh CmH  
    f[gqT yiP  
    -{h   
    参数定义： Bs`$ i ;&  
    g%[n4  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 4eVI},  
    _F p>F  
    缝宽10—190nm权重1e20 +b;hBb]R  
    H* !EP  
    优化函数定义： 57F%j3.|/  
    Uadr># C*  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 9Qj2W  
    gPS&^EdxA  
    ——偏振对比度大于50（全波段） ryO$6L  
    C@o%J.9"#  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 4VN aq<8  
    3`9{T>  
    '+<(;2Z vL  
    选择下山简法进行局部优化。 KsAH]2Q%  
    33:DH}  
    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。 t?;T3k[RM  
    31Cq22"  
       QGiAW7b5  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 &R+#W  
    '#\D]5  
    优化过的参数为： "rXOsX\;  
    x}fn 'iUnm  
    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% vUQFQ  
    ,xJrXPW  
    结论： ~Pk0u{,4XQ  
    !- C' }  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 $awi>#[  
    ,KW;2t*IQ@  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 t$^l<ppQ  
    Q/_[--0&#  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 (k-YI{D3  
    kL@Wb/K JP  
    cu#e38M&eE  
    QQ：2987619807     Z\X'd_1!  
     
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