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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 :S7[<SwL ]2ycJ >w 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。 ipt]qJFd l Ft&cy2 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 +
Okw+v TDWD8??e 所需工具箱:高级光栅工具箱 g[~J107%A - DYH>! 相关案例:100.01,101.01 @xso{$ z?j tw.z5 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 3H4T*&9;n ,t9CP 建模任务: Y?zo") l8_RA 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。 _\=
/~>Xl II[-6\d! (v:8p!QN 优化目标: PI,2b(`h_ ~ahu{A4Bw —TE模偏振光的透过率最大化 '"ze Im~ N pQOLX/<? —TM模偏振光的透过率最小化 ] \!,yiVeU w\V<6_[vv. 优化函数: 9>vB,8 U!RIeC —最小化TE的透过率 (Kg)cc[B` 7 n^1H[q —最小化偏振度(要求>50:1) oR7f3';?6 Ox)_7A
3/(eK%d4Xb k)y<iHR_o —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 qLKL*m w vI
v+Q9
7uF
@Xh 0m\( @2E 优化的自由变量为: / T_v8{D 9#~jlq( —缝宽:10—190mm BGOS( /rK/l —光栅深度:20—200nm MU:v& sk !|9k&o 优化算法: R?N+./{ s.KfMJ"u[ —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。 hAP2DeT$ —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。 1:./f|m |%3>i"Y@AK 光路流程图和偏振分析器: l <Z7bo +>c%I&h}` 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 R mo'3 d>r ]xXB6 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。 L}A2$@ 2Qc_TgWF Parameter Run 的全局搜索: { Q!Xxe>6 t+^__~IX Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ) :Px`] 5 r/0AM}[!*j Parameter Run 设置 Y;dqrA>@ _6YfPk+ 缝宽:10—19nm 步长10nm; y`/:E<fVk {W%XSE 规划深度:20——200nm 步长10nm; ^?A>)?Sq [p(0g;bx 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 B2WPbox UF}Ji#fqn 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 =vDDfPR 0wF)bQv1 使用扫描模块进行参数联合调查。 XXD4T9Wy 优化函数依据迭代次数进行显示: 77]lpmC 0j}@lOt( 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。 ^(BE_<~ r $ YEq5 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。 ?f!&M qK%#$JgqA 参数构成: (S6>^:;=~ 5B3sRF} 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; Fa{[kJ8z 'I>geW?{QK 局部参数优化: V,?])=Ax 'mF&`BN}b 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 6J cXhlB` q!Z{qt*`um 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm;
Mi}k>5VT f>Tn#OW 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 uNqN &7g 7$*x&We 4]xD-sc p>+Q6o9O 参数定义: Oz"_KMz v9#F\ F/ 规划深度为20-200nm,权重1e20 !?K#f?x<? tvUC d} 缝宽10—190nm权重1e20 0^F!-b^z w(*}, 优化函数定义: WP^wNi
~> $"6Gv ——TE效率最小值被最大化(全波段) \#C]|\ Pv*]AF;9pQ ——偏振对比度大于50(全波段) ]v+yeGIK S /38XaKc{6 ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 UunZ/A$]m Nkn2\w FyChH7 选择下山简法进行局部优化。 FgR9$ is+ Pa?C-Xn^ 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。 F U)=+m aeEio;G1 |>wGl 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 @S&QxE^ XXXQA Y-,C 优化过的参数为: U@53VmrOy g]d0B!Ar~ 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% ,y}~rYsP% ,=: -&~? 结论: H6lZ<R{= LYyud 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 vLGnLpt iAt&927 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。 CbOCL~ " N).'> 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 oA;ZDO06r l4U E=]|v+#~ QQ:2987619807 )`mBvS.}
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