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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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    光币
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    光券
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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 N0mP EF2  
     Q |1-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。 $C.;GUEQ  
     qvHRP@  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 !8jr $  
     +!6dsnr8  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 /$-Tg)o5i  
    'h*^;3@*  
    相关案例：100.01,101.01 8n'"RaLQ8  
     hW Va4  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 oY(q(W0ze  
     {3H)c^Q  
    建模任务： UB9n7L(@c  
     vQ_D%f4;  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 q-<t'uhs[  
     ^1 U<,<  
    l!7O2Ai5  
    优化目标： v<u`wnt  
    Ho!dtEs  
    —TE模偏振光的透过率最大化 |%HTBF  
     _*1{fvv0{  
    —TM模偏振光的透过率最小化 )}|b6{{<  
     |XV@/ZGl~  
    优化函数： z]d2 rzV(_  
     &ZR}Z7E*=  
    —最小化TE的透过率 &aLelJ~  
     j~;kh_  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） @o/126(k  
    4n5r<?rY  
     ^|kqy<<X  
       r0'6\MS13  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 `{v!|.d<  
    jMUN|(=Y  
     y} W-OLE  
    QKVFH:"3  
    优化的自由变量为： ^6kE tTO*  
    :d{-"RAG"  
    —缝宽：10—190mm lXnzomU  
     1[U`,(C1  
    —光栅深度：20—200nm X8uAwHa6F  
     ]8~{C>ch$  
    优化算法： lHI ;fR  
     A^3M~  
    —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。 ?BA~$|lfxu  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 Z!eW_""wp  
     r&0IhE  
    光路流程图和偏振分析器： u301xc,N<z  
     >JUOS2  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 B3 NDx+%m  
     8}_M1w6v  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 ;GF+0~5>  
    F15Yn  
    Parameter Run 的全局搜索： zxhE9 [`*e  
     gAxf5 A_x)  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 8Ts_;uId  
     s-lNpOi  
    Parameter Run 设置 *^=zQ~  
     Z6\H4,k&  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； q1_iV.G<  
     hwj:$mR  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； .d?2Kc)SV\  
     57~/QEdy  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 gi#g)9HG  
     2M$^|j:[  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 E Z+L'  
     "x~su?KiA  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 b2vCr F;  
    优化函数依据迭代次数进行显示： gF53[\w^v  
    -?}Z0e(w  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 :SJxG&Pm=~  
     =+ vl+h  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 40$- ]i  
     ^X\SwgD2w  
    参数构成： e4mAKB s!  
     EZb_8<DH  
    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%； (Rs052m1  
      
    L<H zPg  
    局部参数优化： NR9=V  
    ~Kiu " g  
    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。 UY~N4IR8  
    <!G%P4)  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 'J1!P:tJ  
    cD JeYduK  
    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。 &|Cd1z#?  
    +JlPQ~5  
    ~`Rb"Zn  
    ?Jy /]j5fI  
    参数定义： ,We'A R3X  
    @ CNe)&U  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 0/TP`3$X#"  
    j[Z<|Da  
    缝宽10—190nm权重1e20 `&w{-om\  
    `x:8m?q05  
    优化函数定义： Rn9e#_Az  
    :c}"a(|  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） Tg_#z  
    155vY  
    ——偏振对比度大于50（全波段） peD7X:K\s  
    7 <<`9,  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 reI4!,x  
    G;he:Bf  
    5=hMTztf!!  
    选择下山简法进行局部优化。 Boj#r ,x  
    5[0W+W  
    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。 kA4bv}  
    kK%@cIXS3  
       :D:Y-cG*n<  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 K*9~ g('  
    6^NL>|?  
    优化过的参数为： {'NXJ!I;t  
    )uRR!<"~  
    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% kps}i~Jb  
    ##5e:<c&[  
    结论： e#!,/p E  
    ]Il}ymkIZ  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 c@|f'V4  
    BK)3b6L=%  
    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。 7!PU}[:  
    3 4:Y_*  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ZO8r8 [  
    ap wA  
    1TlMB  
    QQ：2987619807     )~be<G( a  
     
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