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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 iQ-;0<=G  
     `hS<F" j  
    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。 @( 9#\%=  
     p;j$i6YJ  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 Fm-W@  
     2 < &-  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Pp GNA  
    $BE^'5G&4Y  
    相关案例：100.01,101.01 g_] u<8&  
     6!bA~"N  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 /[[zAq{OA  
     "h7-nwm  
    建模任务： ;sNyN#  
     PZpwi?N  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 c6s(f  
     S:vv*5  
    ru(Xeojv#  
    优化目标： GU'5`Yzd9  
    ^V_acAuS^  
    —TE模偏振光的透过率最大化 VR_+/,~  
     q) /;|h  
    —TM模偏振光的透过率最小化 ]qXHalHY  
     .2 UUU\/5  
    优化函数： j Xi<ZJ  
     )dF(5,y)  
    —最小化TE的透过率 30>TxL=&  
     gRdE6aIZ  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 8+gx?pb  
    AXPUJ?V  
     9qXHdpb#g"  
       r'&9'rir2  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 /l+x&xYD  
    0 nWV1)Q0=  
     K^{`8E&A  
    S;ulJ*qv  
    优化的自由变量为： J-?\,N1R7  
    r-N2*uYtu  
    —缝宽：10—190mm (P`{0^O"}  
     )r?i^D&4  
    —光栅深度：20—200nm dN |w;|M  
     YXI DqTA+  
    优化算法： Y[s  
     nZ\,ZqV  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 d*A>P  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 i'e^[oZ  
     d'[aOH4}  
    光路流程图和偏振分析器： }%k"qW<Y  
     yH#;k:O=  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 j&T/.]dX&  
     [b#jw,7  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 3<mv9U(  
    ~d5"<`<^o  
    Parameter Run 的全局搜索： M5ZWcD.1  
     "bf8[D  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 K7f-g]Ibdn  
     )7j"OE  
    Parameter Run 设置 BLaX p0  
     f6|3| +  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； 3:Z(tM&-O  
     lf|^^2'*2<  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； ^G2vA8%  
     -S,dG|  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 /$eEj  
     Qgx~'9   
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 e/Q[%y.X  
     Q.y KbO<[  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 r`B+ KQ4  
    优化函数依据迭代次数进行显示： c(Ha"tBJ  
    l?FNYvL  
    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。 iL,3g[g  
     ok6e=c '  
    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。 dhVwS$O )  
     *(>$4$9n  
    参数构成： /pk; E$qv  
     vq5I 2  
    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%； "5y^s!/  
      
    OT *W]f  
    局部参数优化： w5*18L=O\  
    $Ilr.6';  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 ^_=0.:QaW  
    s lI)"+6  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ,@!d%rL:4]  
    wcL0#[)  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 \!^o<$s.G  
    RsOK5XnQn  
    wlpbfO e/  
    ncA2en?  
    参数定义： >u/yp[Ky  
    u?J(l)gd  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 =f|>7m.p  
    F"F(s!  
    缝宽10—190nm权重1e20 ^CE:?>a$  
    ]Aluk|"`U  
    优化函数定义： 2 sOc]L:9  
    iIF'!K=q  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） MnS"M[y3  
    uB^]5sqfk  
    ——偏振对比度大于50（全波段） <n:?WP~U  
    }GC{~ SZ4  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 tV,zz;* Oe  
    +]e4c;`ko}  
    d{trO;%#f  
    选择下山简法进行局部优化。 mzw*6e2T  
    .iS]aJJ  
    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。 W&Hf}q s  
    -)Vj08aP  
       TSk6Q'L\v  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ;8v5 qz  
    2~4C5@SxL  
    优化过的参数为： oaK~:'  
    x('yBf  
    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% (j /O=$mJ  
    S-H3UND"  
    结论： pqr" x2=.  
    #.='dSj  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 MDq@:t  
    \*N1i`99  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 o MAK[$k;  
    {h=Ai[|l4Q  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 p(8\w-6  
    i*tj@5MY-  
    KJ~pY<a?  
    QQ：2987619807     dWUu3  
     
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