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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 c@9##DPn  
     #n#HzbT  
    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。 AX K95eS  
     cl_T F[n?  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 >4M<W4  
     .zIgbv s  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 %0zS  
    ~U3S eo }  
    相关案例：100.01,101.01 o[oqPN3$Y  
     ##GY<\",;  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ^o bC4(  
     Fv A8T 2-v  
    建模任务： e,"FnW  
     w,/6B&|  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 ;Yv14{T!  
     M9DgO4xl  
    pZjpc#*9N  
    优化目标： 1fRP1  
    ,\x$q'  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ntZ~m  
     &r:=KT3  
    —TM模偏振光的透过率最小化 %{"dP%|w4}  
     ?<6@^X"  
    优化函数： lC4PKm no  
     bS%C?8  
    —最小化TE的透过率 qlvwK&W<QM  
     .`+yo0O:  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） %/!+(7 D  
    kV+ R5R  
     0MrN:M2B  
       #Wk5E2t  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 a ea0+,;  
    x0ne8NDP  
     hkF^?AJ  
    \447]<u  
    优化的自由变量为： ]!faA\1  
    ST% T =_q  
    —缝宽：10—190mm xl,ryc3J  
     . pP7"E4]  
    —光栅深度：20—200nm | k}e&Q_/G  
     ?Sw /(}|m  
    优化算法： !5~k:1=  
     7>mhK7l  
    —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。 #j.FJFGX  
    —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。 |]tZ hI"3<  
     zi.mq&,]R  
    光路流程图和偏振分析器： EBwK 7c  
     TzY *;  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 WUY,. 8  
     Q i^;1&  
    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。 `I#`:hj  
    ( OXY^iq  
    Parameter Run 的全局搜索： ;W6-i2?  
     |*fNH(8&H  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 AK;^9b-}q:  
     3.FR C  
    Parameter Run 设置 /GN4I!LA  
     L#!$hq9{_  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； {$|/|*  
     O4!9{  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； &=NJ  
     r&Q t_  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 H`gb}?9R  
     O]bKNA.5  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ^vW$XRnt  
     N6q5`Ry  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 ?S9Nm~vlt  
    优化函数依据迭代次数进行显示： wHWma)}-z  
    P9s_2KOF  
    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。 .:[`j3s)Y  
     B.RRdK+:  
    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。 %l;*I?0H  
     J^h'9iQpi  
    参数构成： 03F3q4"  
     ~b#OFnyG  
    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%； 506V0]`/  
      
    }PmTR4F!}  
    局部参数优化： 4i`S+`#  
    2+Zti8  
    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。 qCQu^S' iD  
    ;:?*t{r4#  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ki3 HcV  
    %p*`h43;  
    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。 bM5CDzH(#X  
    W }Zb~[,  
    NnP.k7m)  
     C/  
    参数定义： 2m_H*1 HJ  
    71*>L}H  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 .aJ%am/:%  
    B*2{M  
    缝宽10—190nm权重1e20 nd;O(s;  
    T\fudmj&  
    优化函数定义： P8IRH#ED  
    nNu[c[V  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 0Gx*'B=  
    NZfd_? 3  
    ——偏振对比度大于50（全波段） H) cQO?B  
    s.KOBNCFa  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 u]0!|Jd0  
    l@#b;M/  
    8:<1|]]  
    选择下山简法进行局部优化。 2]3G1idB  
    Zik m?(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。 8;0 ^'Qr8  
    xY+A]Up|w  
       4rm87/u*0  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 QY =QQG  
    ]o `4Z"  
    优化过的参数为： RW)k_#%=  
    QU,?}w'?d  
    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% >pnz_MQ   
    B6uf;Yc  
    结论： GajI\_o  
    tpE3|5dZF  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 6kC)\ uy  
    sZT VM9<)  
    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。 ^>eFm8`N  
    f)WPOTEY  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 4 #G3ew  
    sE}sE=\  
    Xz" JY  
    QQ：2987619807     ?nY/, q&  
     
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