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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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    光券
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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 }= 6'MjF]  
     ' )?f{  
    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。 t $xY #:  
     jlBanGs?  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 oNU0 qZ5  
     Mc%Nf$XQ  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 xg NJeQ  
    L?Qg#YSd ~  
    相关案例：100.01,101.01 ]) rrG/3  
     w[ !^;#  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 n;$5Cq!v=  
     *WIj4G.d  
    建模任务： }f8Uc+  
     J]G?Rc  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 A%D7bQ  
     w - Pk7I  
    sM?MLB\Za  
    优化目标： _-9@qe  
    I{lT>go  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ni6{pK4Wqm  
     ]"1`+q6i  
    —TM模偏振光的透过率最小化 GA?87N  
     ywb4LKD  
    优化函数： E !a|Xp  
     yfx7{naKC`  
    —最小化TE的透过率 oA =4=`  
     &Ibu>di4[  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 8ZKo_I\  
    )Lwc  
     S6+y?,^  
       DWID$w  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 8&Oa_{1+Q  
    91q8k=p  
     <YOLxR  
    l411a9o  
    优化的自由变量为： H~+l7OhV  
    *+\S yO  
    —缝宽：10—190mm /}PF\j9#4  
     lNL6M%e$Q  
    —光栅深度：20—200nm 59%tXiO  
     s_> f5/i2  
    优化算法： 05spovO/'  
     Z7_ zMM  
    —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。 $zyIuJN#  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 cFJ-Mkl l  
     8:#rA*Y  
    光路流程图和偏振分析器： 5Pd"h S  
     aAA9$  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 CWNx4)ZGw  
     K)-m*#H&uw  
    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。 sz)oZPu|  
    m^#rB`0;L  
    Parameter Run 的全局搜索： {qmdm`V[  
     ;+tpvnV;]  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^.hoLwp.  
     X*,%&6O*  
    Parameter Run 设置 jWY$5Vq<H  
     :{ur{m5bX  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Tzn tO9P+  
     H.W E6  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Z-U-N  
     ]_8qn'7  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 L9@&2?k  
     hBFP1u/E'  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ]b=P=  
     w 1Ec_y{  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 *JaqTI,e  
    优化函数依据迭代次数进行显示： ;?6No(/  
    2l F>1vH  
    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。 l6~-8d+lfN  
     ]a! xUg!S  
    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。 PZm:T+5H  
     3 HIz9F(  
    参数构成： c= x,ijY "  
     3` #6ACF  
    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%； Hw|AA?,0-  
      
    ~\cO"(y5:O  
    局部参数优化： g(Io/hyj  
    ZWm8*}3]7_  
    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。 A)~X,  
    PI~1GyJr@;  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 0V{(Ru.O  
    2<][%> '  
    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。 v NeCpf  
    =1u@7Bh  
    h@@nR(<i  
    Fk6x<^Q<w  
    参数定义： 3VUWX5K?  
    #CnHf  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 AxZD-|.  
    #!9S}b$  
    缝宽10—190nm权重1e20 &tZG @  
    oP2fX_v1x  
    优化函数定义： UDc$"a}ds{  
    /%I7Vc  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） Lj"A4i_  
    qU,c~C=Qf  
    ——偏振对比度大于50（全波段） O0:)X)b  
    C'!;J  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 2TES>}  
    { K _kPgKS  
    Cv*x2KF G  
    选择下山简法进行局部优化。 ;),BW g  
    NB7Y{) w  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 N 6T{  
    9M /SH$Qy  
       >?]_<:  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 jr /lk  
    H Y ynMP  
    优化过的参数为： ]u-02g  
    zi'Jr)n  
    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% 3s:%2%jVK  
    6ATtW+sN]  
    结论： H3H_u4_?SE  
    }%-t+Tf,  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ycJg%]F*5  
    gUAxyV  
    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。 ~aXqU#8  
    E_1="&p  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 : 5U"XY x@  
    nq1 9Q)  
    R|P_GN6 >  
    QQ：2987619807     Q*YYTmZ  
     
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