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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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    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 R| [mp%Q  
     *T' /5,rX2  
    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。 PLf  
     C2NJrg4(  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 t33/QW r  
     JG @bl  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 %B5.zs]Of  
    i,=greA]"  
    相关案例：100.01,101.01 [0U!Y/?6lA  
     M/C7<?&  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 xq+$Q:f  
     Y0fX\6=h  
    建模任务： AD^9?Z  
     Z(Fsk4,  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 ~n9BN'@x  
     /( %Q  
    6*9hAnH  
    优化目标： t"k6wv;Tq  
    %m$TV@  
    —TE模偏振光的透过率最大化 =Bo(*%  
     ^Lr)STh  
    —TM模偏振光的透过率最小化 (dn(:<_$  
      5 fY\0  
    优化函数： _Bm/v^(  
     A@-nn]  
    —最小化TE的透过率 #D~atgR  
     E:/G!1  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） c'B6E1}sx  
    [<`K%1GQ  
     Fw? ;Y%  
       j H#Tt;  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 HTiqErD2_  
    :%cL(',Q  
     d~@&*1}  
    ZLw7-H6Fh  
    优化的自由变量为： 1CK}XLdr  
    # le<R  
    —缝宽：10—190mm .|`J S?L[  
     +>mbBu!7  
    —光栅深度：20—200nm fQ c%a1'  
      Ht| No  
    优化算法： I:l<t*  
     WtOpxAq  
    —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。  *X- 6]C  
    —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。 |;3Ru vX?+  
     ?Iy$'am]L  
    光路流程图和偏振分析器： ; mnV)8:F  
     'X&sH/>r  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 j]th6  
     5q?2?j/h  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 )7@f{E#w  
    ~Z-M?8:  
    Parameter Run 的全局搜索： 7pH`"$  
     )jk X&7x  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 1Q1NircJ  
     dU%Q=r8R  
    Parameter Run 设置 .w=( G  
     6vp\~J  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； 1vKc>+9  
     0gdFXh$!e  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； NFq&a i  
     MTJ ."e<B  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 iIWz\FM  
     8q9HQ4dsL  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 \; ! oG  
     %xZYIY Kf  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 3db ,6R  
    优化函数依据迭代次数进行显示： j9"uxw@  
    ~/Gx~P]  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 /RD@ [ 8  
     q SR\=:$  
    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 "XvspJ  
     F:nhSd  
    参数构成： IB9[Lx  
     tGHZU^B:}  
    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%； k L\;90  
      
    ?/ xk  
    局部参数优化： u[nx?!  
    EC(,-sz\Z  
    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。 PwP;+R};|  
    K;,zE6WD$$  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 4q sIJJ[.  
    DM {r<?V  
    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。 ~uy{6U{&I  
    CqW:m*c  
    Zzy!D  
    .B 2?%2S  
    参数定义： *J^l r"%c  
    Gx Z'"x  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 ' >a(|  
    o!:V=F  
    缝宽10—190nm权重1e20 y/U(v"'4U  
    3ZdheenK9  
    优化函数定义： lAjP'(  
    Qtj.@CGB  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） {Up@\M  
    l 2&cwjc  
    ——偏振对比度大于50（全波段） I5EKS0MQ!  
    j8Nl'"  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 -|E|-'  
    6)<g%bH!  
    \@G 7Kk*l  
    选择下山简法进行局部优化。 >6fc` 3*!  
    b4NUx)%ln  
    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。 CjtBQ5  
    R9=K/  
       I+nKaN+8i  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 n~~0iU )  
    mqw5\7s?  
    优化过的参数为： \:>GF-Z(  
    +um Ua  
    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% >q W_%  
    Md!L@gX6<  
    结论： 5:3%RTLG  
    <{$0mUn;s|  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 tJ:]ne   
    <cC0l-=  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 Fh2$,$ 2  
    ,-!h  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %N((p[\H  
    )ro3yq4??  
    Fk&W*<}/;  
    QQ：2987619807     bbGSh|u+P  
     
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