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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 N[-)c,O  
     8'_Y=7b0Nw  
    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#Jj;Gd  
     YO,ldsSz|r  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 Oq5k4  
     U~m.I  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 (R-Q9F+;  
    i`qh|w/b_  
    相关案例：100.01,101.01 YLGLr @:q  
     .yPx'_e  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 : +Kesa:E  
     -+> am?  
    建模任务： 67x^{u7  
     sYpogFfV  
    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。 t3G'x1  
     c &HoS  
    B}X#oA  
    优化目标： fsd>4t:" \  
    w3>|mDA}I  
    —TE模偏振光的透过率最大化 AHGcWS\,X  
     iE(grI3  
    —TM模偏振光的透过率最小化 rRYf.~UH@P  
     t^hkGYj!2  
    优化函数： &u-Bu;G.e  
     "=.|QKC1`  
    —最小化TE的透过率 Oe`t!&v  
     G.8b\E~  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） [2V/v  
    Z"Oa5V6[A  
     '9@R=#nd  
       vuBA&j0C  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 sA}R!  
    'Aj>+H<B  
     dL(|Y{4  
    kqw? X{  
    优化的自由变量为： tpONSRY  
    LnS >3$t*  
    —缝宽：10—190mm hm>*eJNp]  
     Ck?:8YlF  
    —光栅深度：20—200nm Z"X*FzFo  
     o"[bIXf-h  
    优化算法： kB#vh  
     mC92J@m/L!  
    —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。 QaR.8/xV  
    —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。 0(x@ NGb>{  
     &,]+>  
    光路流程图和偏振分析器： p)xI5,b$9  
     :* b4/qpYv  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ^~ $&  
     VY@hhr1s~  
    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。 tL{~O=  
    <9a_wGs  
    Parameter Run 的全局搜索： \[1CDz=}1  
     RI3{>|*  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 GK?R76d  
     J5_Y\@  
    Parameter Run 设置 F  t/ x 5  
     - oBas4J  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Wy*7jB  
     :<k|u!b}y  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； % T\N@  
     :iB%JY Ad  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 2EwWV 0BS  
     3Lki7QW`  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 K/v-P <g  
     cE5Zxcn  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 lFGxW 5  
    优化函数依据迭代次数进行显示： UMQW#$~C{g  
    b.q"s6u  
    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\*rv5\M  
     ,9wenr  
    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。 h!av)nhM  
     '8kjTf#g<l  
    参数构成： %yM' Z[-  
     ^@L l(?  
    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%； 1[g!^5W  
      
    =GKYroNM  
    局部参数优化： &d3'{~:  
    u;ooDIq@  
    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。 XW_xNkpL5c  
    V,"iMo  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； k5QD5/Ej  
    0gD59N'C  
    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。 `W$0T;MPF  
    ]!G>8Rc  
    G4%M$LJ h  
    |z.GSI_!)  
    参数定义： vs)I pV(  
    8Gl5)=2  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 qL5#.bR  
    o/ g+Z  
    缝宽10—190nm权重1e20 :8Ts'OGwI  
    -b\ V(@5  
    优化函数定义： qvU$9cTY  
    j /dE6d  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） dF11Rj,~ 8  
    f@Rpb}zg+C  
    ——偏振对比度大于50（全波段） q\'P1~  
    -C-OG}XjI  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 a$zm/  
    {&}/p-S  
    P[I*%  
    选择下山简法进行局部优化。 Z++Z@J"  
    @S"pJeP/f  
    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。 acYoOW1G  
    r;on0wm&B  
       R!k<l<9q  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 !E {GcK  
    *JY`.t  
    优化过的参数为： 56=K@$L {F  
    u->@|tEq  
    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% <m /b]|  
    7hN6IP*so  
    结论： $mI:Im`s  
    (o6[4( G  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 <% 7P  
    &.  =}g]  
    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。 ^M(`/1:  
    o~o6S=4,}  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 MX`Wg  
    0qL V(L  
    2 ]DCF  
    QQ：2987619807     &ap`}^8pM  
     
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