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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 d&+0JI<  
     2~ 4&4  
    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。 LXWI'nxV  
     -uu&{$  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 d``wx}#Uk  
     xFekSH7[F  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 5 HsF#  
    +*w}H 0Z  
    相关案例：100.01,101.01 ZqdoYU'  
     -Bl^TT  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ,2 rfN"o  
     u;]xAr1  
    建模任务： :\I*_00!  
     yf;TIh%)=  
    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。 $M j\ 3  
     qo$ls\[X  
    TqL+^:cq  
    优化目标： $}r.fji,c  
    9J~\.:jH-  
    —TE模偏振光的透过率最大化 2NJ\`1HZ\  
     7R7+jL,  
    —TM模偏振光的透过率最小化 1<fW .Q)  
     dA (n,@{  
    优化函数： ?;_>BX|Zjl  
     K3<A<&W_-  
    —最小化TE的透过率 PqL. ^  
     |` ?&  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） >MKj~Ud  
    u]7wd3(  
     (X Oz0.W  
       S6_:\Q  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 _~MX~M3MB  
    v-SX PL]_^  
     n-xdyJD  
    y3o3G  
    优化的自由变量为： e8T"d%f?  
    ez!W0  
    —缝宽：10—190mm Rzh.zvxTp  
     W;cY g.W2  
    —光栅深度：20—200nm "&/2 @  
     i721(1  
    优化算法： <xF]ca  
     uoOUgNwGg  
    —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。 ,Pcg+^A  
    —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。 +&S6se4  
     [>r0 (x&.  
    光路流程图和偏振分析器： `Fo/RZOW  
     |6b~c{bt  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 "g#%d  
     5O d]rE  
    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。 b}ya9tCl;  
    (xN1?qXB.  
    Parameter Run 的全局搜索：  .gmS1ju  
     Osm))Ua(  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ZAU#^bEQB  
     KK3iui  
    Parameter Run 设置 NU?<bIQ  
     c AO:fb7  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； >;hAw!|#  
     CYQ)'v  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Dol{y=(3e  
     {ri={p]l  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 OR!W3 @  
     .?Y"o3  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 _fu <`|kc  
     &Q;sbI}  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 ~=iH*AQR  
    优化函数依据迭代次数进行显示： ;>jEeIlT  
    ;h+~xxu=X  
    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。 sH;_U)ssH  
     ?#xm6oe#aH  
    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。 \>Rfa+  
     aK - x{  
    参数构成： B+U:=591  
     ^7gKs2M  
    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%； oC49c~`8  
      
    [bP^RY:  
    局部参数优化： V0_tk"  
    @WS77d~S  
    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。 6Q [  
    ]q{_i   
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 1J/'R37lP  
    e }?.3,?  
    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。 Vi-Ph;6[  
    UAhWJ$(C  
    mu@J$\   
    HrvyI)4{  
    参数定义： (~zu4^9w  
    3MNM<Ih  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 ;[R6rVHe{  
    j\~,Gtn>Z  
    缝宽10—190nm权重1e20 o4WQA"VxM  
    5X)M)"rq;V  
    优化函数定义： Dk^AnMx%_  
    {<gv1Yht  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） v { >3)$1  
    mLZ1u\ 7W  
    ——偏振对比度大于50（全波段） h Fv{?v  
    }8Y! -qX  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 ,GYQ,9:  
    6d6cZGS[:  
    8R3{YJ6@T  
    选择下山简法进行局部优化。 v f{{z%3T  
    zG6l8%q'UE  
    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。 e !jy6 t  
    I@ue eDY  
       >bf.T7wy  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 f1ANziC;i  
    ai sa2#  
    优化过的参数为： gPMfn:a-8  
    Ph[MXb:*  
    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% F5 ]<=i  
    H)D|lt5xy  
    结论： '?veMX  
    ;(/go\m tB  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Mi8)r_l%O  
    R#4l"  
    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。 rV%T+!n%c  
    l5Bm.H_  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 M.mn9kw`  
    y ;[~(Yg[  
    p!YK~cH[  
    QQ：2987619807     G9Uc }z  
     
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