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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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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 K1+,y1c  
    BM3)`40[]  
    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。 RyM2CQg[  
    , 1`eH[  
    关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 sY#K=5R  
    ^~Ar  
    所需工具箱:高级光栅工具箱 `o*eLLk  
    H+: $ 7;  
    相关案例:100.01,101.01 'Uc|[l]  
    z&t6,0q`5  
    相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 d5],O48A  
    {9=U6m^R2  
    建模任务: ev@1+7(  
    2]C0d8=*?  
    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。 0<Pe~i_=  
    O42An$}  
    $YSOkyC?  
    优化目标: K8RloDjk_A  
    {Rz`)qqE  
    —TE模偏振光的透过率最大化 TZ*ib~  
    lq9c2xK  
    —TM模偏振光的透过率最小化 X:!%"K%}  
    gT+/CVj R  
    优化函数 1R:h$* -z  
    :?^(&3;  
    —最小化TE的透过率 AzQ}}A;TSx  
    M,{F/Yu  
    —最小化偏振度(要求>50:1) #".{i+3E  
    +,KuYa{lu  
    4t+88e  
        #?,cYh+  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 UHg^F4>4  
    "?il07+w%  
    9\n}!{@i  
    ilHj%h*z  
    优化的自由变量为: # K-Q/*  
    rms&U)?  
    —缝宽:10—190mm G.N3R  
     m$cM+  
    —光栅深度:20—200nm g 08 `=g  
    C1nQZtF R  
    优化算法: w5|"cD#8A  
    WFdS#XfV  
    —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。 8~I>t9Q+  
    —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。 bEE:6)]G  
    +pV3.VMH0  
    光路流程图和偏振分析器: :L?zk"0C  
    -WYJ1B0v  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 .Q#Eb %%  
    dEL>Uly  
    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。 J|b1 K]  
     OkQSqL  
    Parameter Run 的全局搜索: f[v??^  
    nOB ]?{X  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 1jF}g`At  
    ywdNwNJ  
    Parameter Run 设置 %NBD^g F  
    D"Xm9 (  
    缝宽:10—19nm 步长10nm; (=\P|iv  
    w_ Ls.K5"  
    规划深度:20——200nm 步长10nm; 6` s[PKP.  
    ^aC[Z P:  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 ;F:(5GBi  
    WGO=@jkf  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 N7;2BUIXJ  
    ewLr+8  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 N;w1f"V}  
    优化函数依据迭代次数进行显示: qzLRA.#f^  
    F0yh7MItV  
    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。 H;CGLis  
    _Nj;Ni2rD  
    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。 +:t1PV;l  
    Fivv#4YO  
    参数构成: v3/cNd3  
    UxW>hbzr&V  
    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%; 9UwDa`^  
      
    qB&*"gf  
    局部参数优化: #"Zr#P{P  
    JrQN-e!  
    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。 IFE C_F>  
    g &za/F  
    起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; Oo0$n]*;W  
    IKU -  
    参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 ?e@Ff"Y@e  
    RsY<j& f  
    J3zb_!PPE  
     qV}zV\Nz  
    参数定义: toCN{[  
    !9!N s(vUM  
    规划深度为20-200nm,权重1e20 YF"D;.  
    }C'z$i( y  
    缝宽10—190nm权重1e20 ,Bta)  
    mrJQB I+  
    优化函数定义: a@7we=!  
    k/LV=e7  
    ——TE效率最小值被最大化(全波段) $nVTN.k  
    Wb|IWn H$  
    ——偏振对比度大于50(全波段) p$ko=fo-*_  
    _zOzHc?Q  
    ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 D( _a Xy  
    )rXP2Z  
    Q`oi=O YB  
    选择下山简法进行局部优化。 /M#A[tZ3  
    2"mO"2d%  
    左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 =tP|sYR]^  
    >GjaA1,  
       9+/<[w7  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 J0>Q+Y  
    S<>e(x3g]  
    优化过的参数为: Sd)D-S  
    c_" .+Fa  
    缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% XJQ[aU"[]N  
    X{ Nif G  
    结论: e8[ *=&  
    h?TE$&CL?  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 u'N'<(\k  
    D8h~?phK  
    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。 bc&:v$EGy  
    S`R ( _eD@  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 bT>^% H3  
    ou(9Qf zN  
    ~U^0z|.  
    QQ:2987619807
    "'PDreS  
     
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