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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: 2021-04-16
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 vgwpuRL5b  
     5'} V`?S  
    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。 F` U~(>u'  
     HuevDy4  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 $v0,)ALi  
     VzP az\e  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 BX >L7n  
    "?8)}"/f  
    相关案例：100.01,101.01 ))"gWO  
     = s&Rk~2b/  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 IO\4dU)  
     <u64)8'  
    建模任务： c#n 2 !  
     f<YYo  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 /{^k8 Q  
     ORExI.<`W  
    %O"8|ZG9{  
    优化目标： <Riz!(G  
    EgjJywNhd2  
    —TE模偏振光的透过率最大化 I!sT=w8V  
     V@ >(xe7  
    —TM模偏振光的透过率最小化 >P/36'  
     !jj`Ht)  
    优化函数： 4{P+p!4  
     w*qj0:i5as  
    —最小化TE的透过率 6mM9p)"$  
     RzEzNV  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） \9?[|m z  
    R;< q<i_l  
     GcBqe=/B!  
       ;*(-8R/  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 Un6R)MVT  
    6r)P&J  
     ]~TsmR[  
    9d5$cV  
    优化的自由变量为： a1Fx|#! mq  
    6D;N.wDZ  
    —缝宽：10—190mm da$FY7  
     #D`@G8~(  
    —光栅深度：20—200nm 2\xw2VQ@P  
     86ao{l6lC  
    优化算法： {r^_g(.q  
     1QoW/X'>.  
    —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。 8Y($ F2  
    —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。 n]4E>/\  
     fUT[tkb/!  
    光路流程图和偏振分析器： EZUaYp ~M  
     m:H^m/g  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 3lP;=* m.  
     /$~1e7 W  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 FQZ*i\G>>  
    7({)ou x  
    Parameter Run 的全局搜索： yaUtDC.|  
     !=[Y yh  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Y ;Ym=n'  
     _7Y h[I4  
    Parameter Run 设置 1 .3#PdMR,  
     7)Toj  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； iU)I"#\l'k  
     ?@64gdlwq  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； W`>|OiuF  
     Rh=" <'d  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 6!<I'M'[e  
     P>/:dt'GJ}  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 s(,S~  
     ]J7qsMw  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 +f3Rzx]  
    优化函数依据迭代次数进行显示： [|]J8o@u^  
    4 Gu'WbJ  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 `+H=3`}X  
     1T^WMn:U  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 WtM%(8Y[]  
     74%vNKzc~  
    参数构成： k/K)nH@)  
     (NJ{>@&  
    缝宽50nm，规划深度200nm；最小TE透过率72.7%；最小偏振对比度62；TE透过率均匀误差7%； jPh<VVQ$@  
    5y#,z`S  
      
    (.J/Ql0Y  
    局部参数优化： 'E| %l!xO  
    r%,?uim#  
    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。 T;w:^XW  
     |$Yk)z3  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 5KC Qvv\  
    b?~p/[  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 [|nK5(e9  
    3",gjXmBu  
    }\a#e^-xQ+  
    |x}TpM;ni  
    参数定义： ~f<'] zXv  
    =G-OIu+H!U  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 :.:^\Q0  
    %4~"$kE  
    缝宽10—190nm权重1e20 +){^HC\7h  
    JE.$]){  
    优化函数定义： !(d] f0  
    G]lGoa}]`u  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 8hGyh#  
    TOG:`FID  
    ——偏振对比度大于50（全波段） kWzp*<lWe  
    wE .H:q4&  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 h:Pfiw]  
    .UK0bxoa  
    .f~9IAXP`  
    选择下山简法进行局部优化。 x'|ty[87  
    De$~ *2  
    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。 /T _M't@j  
    j>k ;Z j  
       (HNc9QVC'W  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 @@Ib^sB%  
    *yZ6"  
    优化过的参数为： |rx5O5p  
    J=A)]YE  
    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% !HTOE@  
    [YvS#M3T  
    结论： 6h9(u7(-N  
    Q 3WD!Z8y  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 4$-R|@,|_  
    e@3SF  
    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。 .6y+van  
    P1F-Wy1  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 GQ(Y#HSq  
    QQ：2284816954 备注：光学     A7 RI&g v5  
     
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