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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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    5225
    光币
    20409
    光券
    0
    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 #Gv{UU$]  
     ){Mu~P  
    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 00vBpsZj2;  
     j kn^Z":  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 FT\?:wpKa  
     y@vj;3:  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 }4c/YP"a'E  
    P-z`c\Rt  
    相关案例：100.01,101.01   &LQ%  
     #I\Y= XCY  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 A{,n;;  
     )3?rXsSR  
    建模任务： "/%89 HMD  
      ;\b@)E}  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 *FgJ|y6gk  
     6p<`h^  
    W=-|`  
    优化目标： 2M6dMvS  
    hCc0sRp  
    —TE模偏振光的透过率最大化 |w)5;uQ&\  
     H:oQ  
    —TM模偏振光的透过率最小化 W3pQ?  
     cqL(^R.  
    优化函数： `6w#8}  
     d!{7r7ob\  
    —最小化TE的透过率 delf ]  
     /8CY0Ey  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） `<vxG4=62\  
    9R]](g#  
     sB7" 0M  
       {sc[RRN~C  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ubGs/Vzye  
    LM,fwAX  
     Lar r}o=  
    hLuJWjCV  
    优化的自由变量为： (r F?If  
    E/ O5e(h  
    —缝宽：10—190mm ~$aTM_4  
     ( tn< VK.  
    —光栅深度：20—200nm X8 qIia  
     >[3X]n,0  
    优化算法： xdF guV8  
     }:#dV B+  
    —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。 nxRwWj57  
    —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。 };SV!'9s?~  
      5H.Db  
    光路流程图和偏振分析器： /t{=8v~  
     zl)&U=4l  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 GXeAe}T  
     8R/ *6S=&  
    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)AS0?d  
    {8m1dEC^@Q  
    Parameter Run 的全局搜索： 8eX8IR!K9  
     (+MC<J/i  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 /2w@ K_Px6  
     (T;9us0  
    Parameter Run 设置 P6HGs? *  
     TG]}X\c+V|  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Kq7C0)23  
     Ruj.J,  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； &7][@v  
     $c9=mjwH  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 l\aUresm  
     "_)|8|gN  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 oc;VIK)g]c  
     [Yvsa,2  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 u+DX$#-n!]  
    优化函数依据迭代次数进行显示： >Z"9rF2SW  
    }xJR.]).KW  
    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。 AfE%a-;:  
     {Q<0\`A  
    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。 =c]a {|W?  
     'z](xG<  
    参数构成： <ge}9pU)o^  
     <(uTst  
    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%； GC?S];PL  
      
    dJE`9$jN  
    局部参数优化： r#I>_Utsy  
    ^2JPyyZa  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 *[ #*n n  
    =M7PvH'"  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； z"qv  
    &CO| Y(+  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 `:3&@.{T(  
    T0?uC/7H  
    oek #^:pF  
    kYtHX~@  
    参数定义： \bRy(Z)  
    "cQvd(kug  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 3FY_A(+  
    Z fqQ {_  
    缝宽10—190nm权重1e20 |Cq8%  
    [yvt1:q  
    优化函数定义： '2xcce#  
    >F|qb*Tm7  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） /pU|ZA.z'2  
    kU(kU2u%9  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 26}u4W$  
    &58 {  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 rFO_fIJno  
    zM\IKo_"  
    F'ENq6  
    选择下山简法进行局部优化。 G V=OKf#  
    b_ZNI0Hp@  
    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。 a>?p.!BM  
    >F~ITk5`Oo  
       ;9vIa7L&  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Vp\80D&  
    3Cd<p[%3#,  
    优化过的参数为： g@}6N.]#  
    ^+URv  
    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% unJ iE!  
    =!YP$hfY  
    结论： F6DxvyANr  
    nrF!;:x  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 )FV6,  
    Dl&PL  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 +R9%~Z.=  
    K,G,di  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 f%L:<4  
    a" ^#!G<+  
    dA|Lufy#  
    QQ：2987619807     u*U_7Uw$  
     
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