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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 jOUM+QO  
     `T\_Wje(  
    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。 knfEbH  
     s(Y2]X4 (  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 Ab #}BHI  
     >:Y"DX-  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Nl]_Ie6  
    o75l&`  
    相关案例：100.01,101.01 B>}B{qi|  
     aT4I sPA?_  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 4A0v>G`E*#  
     d\ I6Wn  
    建模任务： bL`># M_^  
     ^jb jH I&  
    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。 mzRH:HgN?  
     )%q!XM  
    VTUSM{TC  
    优化目标： B?%e-xV-  
    dVMduo  
    —TE模偏振光的透过率最大化 Tnv,$KOhs  
     S5BS![-QK  
    —TM模偏振光的透过率最小化 dQn , 0  
     s6F0&L;N&  
    优化函数： cYgd1  
     kyi"U A82  
    —最小化TE的透过率 >*MGF=.QG  
     ."Kp6s`k  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） DHg)]FQ/  
    (gRTSd T ?  
     :}U jX|D  
       wP7 E8'  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 )[ QT ?;  
    DH7]TRCMZ)  
     {[4.<|26  
    u4tv= +jh  
    优化的自由变量为： 1Ep7CV-n}  
    \kZ@2.pN  
    —缝宽：10—190mm j #~ S"t  
     2KlVj]!7  
    —光栅深度：20—200nm 2:RFPK  
     T[evh]koB  
    优化算法： o@m7@$7  
     \JC_"gqt  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 U2)?[C1q{  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 X?YT>+g;  
     j0^1BVcj  
    光路流程图和偏振分析器： J%]5C}v \  
     #_Zkke~{  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ]SAGh|+xl  
     rB-R(2 CCN  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 AC\y|X8-  
    9n49p?  
    Parameter Run 的全局搜索： NFyV02.  
     DS+BX`i%#p  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^6gEL~m|]  
     e,xJ%f  
    Parameter Run 设置 }vU^g PH  
     z6Fl$FFP  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； iGSF5S  
     JqUft=p5  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； @Gw.U>"!C  
     R , #szTu  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 Pv=]7> e  
     ._]*Y`5)d  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 p1[|5r5Day  
     HWIn.ij  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 1,:QrhC  
    优化函数依据迭代次数进行显示： fRxn,HyV  
    )gz]F_  
    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。 D^xg2D  
     :]4s;q:m  
    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。 r:PYAb=g  
     Em4'b1mDX%  
    参数构成： mo9(2@~<  
     ~1XC5.*-  
    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%； # F6<N]i  
      
    xi=0 kO  
    局部参数优化： (/^?$~m"  
    ?^J%S,  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 RD0*]4>]  
    M;W&#Fz%  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； M1]w0~G  
    i03=Af3  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 ~;-2eKw  
    O 3?^P"C  
    j >`FZKxp  
    8QMMKO ui\  
    参数定义： A~ v[6*~>  
    ul b0B"  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 oB@)!'  
    W9{;HGWS  
    缝宽10—190nm权重1e20 txm6[Io  
    H]*B5Jv~  
    优化函数定义： "$b{EYq6  
    I?nU+t;  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） EuA352x  
    iaQfxQP1w%  
    ——偏振对比度大于50（全波段） `gF ]  
    V6+:g=@U-l  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 \),zDO+  
    R6`mmJ+'  
    :?}> Q  
    选择下山简法进行局部优化。 Sj:c {jyJd  
    t0Lt+E|J  
    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。 Ki1 zi~  
    =(~*8hJ  
       *y(UI/c  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 fB&i{_J  
    Z"KrirZ  
    优化过的参数为： -;;m/QM  
    _{ 2`sL)  
    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% )Jw$&%/{1  
    6;@:/kl t  
    结论： Bs|#7mA[  
    fh66Gn,  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 .Wi%V"  
    K{9Vyt9,$  
    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。 &|h9L'mr  
    T!pA$eE  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 @ *uZ+$  
    il"pKQF  
    4/_! F'j  
    QQ：2987619807     . Y$xNLoP[  
     
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