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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    在线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 C{2 UPG4x  
     7XR[`Tn9<  
    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。 k?S-peyRO  
     6?,r d   
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 IL>g-  
     YO,GZD`-o  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Mm/GI a  
    pn =S%Qf]  
    相关案例：100.01,101.01 ^8MgNVoJ)  
     .S5&MNE  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 0f-gQD  
     pbgCcO~xm  
    建模任务： 4cV(Z-\  
     c69C=WQ  
    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。 x1Si&0T0P<  
     el[6E0!@  
    r;Dl  
    优化目标： lT(MywNsg  
    vkt)!hl `  
    —TE模偏振光的透过率最大化 L3kms6ch  
     5,mb]v0k  
    —TM模偏振光的透过率最小化 zF{ z_c#3@  
     nKHyq\  
    优化函数： >G-D& A+  
     FvvF4 ,e5  
    —最小化TE的透过率 IzL yn  
     Ybok[5  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） /Wj9Stj5  
    TI*uNS;-  
     ;ga~ae=Fg  
       kj-S d^  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 e8gD(T  
    2smLv1w@  
     goxgJOiB  
     F-ijGGL#  
    优化的自由变量为： >yL8C: J9  
    YL{LdM-xM  
    —缝宽：10—190mm IB?5y~+h  
     4~Z\tP|Q.  
    —光栅深度：20—200nm c5t?S@b  
     gx9H=c>/  
    优化算法： r?Z8_5Y  
     #nu?b?X'  
    —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。 r<~1:/F|  
    —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。 &1VC0"YJWy  
     jmAWto}.  
    光路流程图和偏振分析器： D&]SPhX  
     M/#<=XhA  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ?p}m[9@  
     P [gqv3V  
    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。 ,rG$JCS'KQ  
    ] ^.#d  
    Parameter Run 的全局搜索： 7[8PSoo  
     ft$/-;  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^(a%B  
     Z!ub`coV[  
    Parameter Run 设置 QZd ,GY5{  
     7 bpV=  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； P+o ZS  
     _STN^   
    规划深度：20——200nm 步长10nm； n32BHOVE  
     EY&hWl*a^  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 ~xzRx$vU  
     PiM@iS  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Y.=v!*p?}  
     Rb\\6 BU0  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 jtN2%w;  
    优化函数依据迭代次数进行显示： p5Y"W(5_  
    p+A#t~K  
    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。 $0{c =r9  
     qL3*H\9N  
    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。 =cg0o_q8  
     72Ft?;R  
    参数构成： ^TnBtIU-B  
     DmPp&  
    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%； \J:/l|h  
      
    ULAAY$o@5  
    局部参数优化： Rl-Sr  
    wD"Y1?Mr  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 6x6PP}IX  
    @R>J\>  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； rsA K0R+  
    =3l%ZL/  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 hesL$Z [  
    91e&-acA  
    gHA"O@HgDI  
     Wu9@Ecb  
    参数定义： r#3(;N{=  
    k)dLJ<EM  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 vt@.fT#e  
    KK}^E_v  
    缝宽10—190nm权重1e20 X.bNU  
    -+-@Yq$  
    优化函数定义： ;ukwKf s  
    Hj$JXo[U  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） ?nCG:\&;'=  
    8( 7DW |\  
    ——偏振对比度大于50（全波段） F3i+t+Jt  
    9 }jF]P*Q  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 Y6 &w0~?!  
    ; Sq_DP1W  
    J9zSBsp_  
    选择下山简法进行局部优化。 O| ) [j@7  
    TE3A(N'  
    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。 >@rsh-Z  
    j"9bt GX  
       bBn4m:  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 8dNwi&4  
    3g`uLA X>u  
    优化过的参数为： 1c8 J yp  
    I_oJx  
    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% 8lg $]  
    tQ&.;{5[f  
    结论： CMI%jyiX  
    -uHD| }  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 {.K >9#^m  
    T'"aStt6  
    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。 DKx8<yEky  
    540-lMe  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ` <cB 6  
    "k o?AUt  
    =c"`>Vi@d  
    QQ：2987619807     @bSxT,2  
     
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