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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 $! g~pV  
     z qd1G(tO  
    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 | Y(  
     ~AF' 6"A  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 v6T<K)S  
     !~-@sq  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 @DAaCF8  
    \@_?mL@=  
    相关案例：100.01,101.01 F@ZB6~T~.  
     _Vr}ipx-k  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 OoZv\"}!_  
     a1v?{vu\E  
    建模任务： "m}N hoD4  
     8%b-.O:_$  
    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。 O%Qz6R  
     +# @2,  
    mWVq>~  
    优化目标： ~jC$C2A0  
    k{^iv:  
    —TE模偏振光的透过率最大化  w4UJXc  
     tYUo;V  
    —TM模偏振光的透过率最小化 q6P5:@  
     +1Rz+  
    优化函数： c>#3{}X|x%  
     z_Pq5  
    —最小化TE的透过率 h<BTu7a`r  
     z,SNJIsx  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） tz%H1 `  
    BR~+CBH  
     w|ct="MG  
       $oi8 <8Y  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 (abtCuZ8z  
    F=;nWQ&  
     v=YI%{tx)  
    BM02k\%  
    优化的自由变量为： ,k,+UisG  
    iDlg>UYd  
    —缝宽：10—190mm l_T5KV  
     NF_[q(k'  
    —光栅深度：20—200nm &LhR0A  
     tSunO-\y  
    优化算法： m$$sNPnT  
     v+d? #^  
    —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。 PkF'#W%  
    —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。 ^=w){]G  
     3MHByT %  
    光路流程图和偏振分析器： z s[zB#  
     !7Z?VEZ  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ZV~9{E8  
     =o4McV}  
    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。 M`|E)Y  
    AH# Dk5#G  
    Parameter Run 的全局搜索： 3O?[Yhk`.  
     2| ERif;)  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 D(">bR)1  
     '\Uy;,tu /  
    Parameter Run 设置 xx[l#+:c  
     ujbJ&p   
    缝宽：10—19nm 步长10nm； NO.5Vy  
     J-~:W~Qx4N  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； lJU]sZ9~b  
     iZ2nBi Q  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 qmbhx9V   
     ?qczMck_  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 6b h.5|  
     B..> *Xb  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 ]goPjfWvU"  
    优化函数依据迭代次数进行显示： n`|CD Kb  
    8Y~\:3&1<  
    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。 dqw0ns.2  
     :n$?wp  
    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。 O[HBw~  
     1h&_Q}DM  
    参数构成： =b#,OXQ  
     NE-c[|rq  
    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%； 8|IlJiJ~v  
      
    O3(H_(P  
    局部参数优化： +(##B pC  
     =E:a\r  
    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。 3aEO9v,n  
    a O(&<  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； h2ou ]  
    )|L#i2?:  
    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。 Y q-7!  
    Q Pp>%iE@  
    BPC>  
    $ Q*^c"&  
    参数定义： J8PZVeWx  
    F!ra$5u  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 (^LR9 CW  
    ci{WyIh  
    缝宽10—190nm权重1e20 Ct9*T`Gl  
    ^1z)\p1  
    优化函数定义： &,iPI2`O A  
    D P+W* 87J  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段）  uE3xzF  
    qJEtB;J'  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 8jU6N*p/  
    ZTK)N  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 r[RO"Ej"  
    <~35tOpv  
    "AHuq%j  
    选择下山简法进行局部优化。 S)G*+)  
    0`"DYJ}d  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 m7m)BX%O  
    @d6N[?3;  
       ;F\sMf{  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 !_j6\r=  
    yI_MY L[  
    优化过的参数为： 6yXMre)YV  
    NIxtT>[+3  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% _ }:#T8h  
    ~`o%Y"p%rv  
    结论： wlfq$h p  
    A=pyaU`aE  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 %vjfAdC  
    }n$I #G}\/  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 MnD^jcx   
    s, ;L6nX"  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 t{Gc,S!]5  
    3"iJ/Hc}9  
    d/xGo[?$  
    QQ：2987619807     Gque@u  
     
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