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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 FgrOZI;_ cgc|G 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。 "]JE]n}Ulg GfD!Z3 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 ko@I]gi2 zGj0'!!- 所需工具箱:高级光栅工具箱 M/:kh,3 YMj
z,N 相关案例:100.01,101.01 [IF3,C fxXZ^#2wX 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 }N:0%Gk[; [ahD%UxO5 建模任务: L,p5:EW8. TjncW/\Z 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。 r^n%PH< U
PGS D@!`b6 优化目标: %L:e~* |0ACapp! —TE模偏振光的透过率最大化 #n]js7 tmDI2Z%7 —TM模偏振光的透过率最小化 M['8zN 29z+<?K{ 优化函数: )/HSt%> qS*qHT(u19 —最小化TE的透过率 8GN0487H *eH[~4 —最小化偏振度(要求>50:1) 8TD:~ee F +D2
xN@
=PP]LDlJs %L=roqz —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 H\W60|z9 CA7tI >y_
U2$e?1y ':R)i.TS 优化的自由变量为: UaiDo"i ba1zu|@w —缝宽:10—190mm K8XX O " {UQpD —光栅深度:20—200nm iS&fp[Th <@.f# 优化算法: 3:&!Q*i; 6{8qATLR —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。 wr~# rfH —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。 QY8I_VF r4@!QR<h 光路流程图和偏振分析器: ?9mFI (r~ %E3|b6k\ 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ?=dyU( T|GRkxd,E3 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。 Y\(Q yyPkjUy[ Parameter Run 的全局搜索: 8iB1a6TlL z2i?7)(?;A Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 y)t< r O _yJR Parameter Run 设置 I;qeDCM kpsus \T 缝宽:10—19nm 步长10nm; sOa`T k YC - -&66 规划深度:20——200nm 步长10nm; O(!J^J3_z DM/J,q 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 "G)-:!H >M<rr!| 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 /(8Usu?g. '!]ry< 使用扫描模块进行参数联合调查。 Vl5}m 优化函数依据迭代次数进行显示: y&-wb'==p lsCD%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。 H^_[nL 7G.IGXK$ 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。 g05:A0X# uhSRl~tn 参数构成: x$QOOE] (Gf1#,/3~ 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; +yiGZV/X \`;FL\1+W B_i@D?bTD 局部参数优化: <_=a1x v
AP)(I 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 i=OPl }o0R`15dA 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; ,Bk mf| vQ2kL`@ 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 ~'m
GGH2 *.K+"WS% 2>l4$G0 p 2It/O 参数定义: y-m<&{q b?jRA^ 规划深度为20-200nm,权重1e20 ;|
##~Y.9 n"N!76 缝宽10—190nm权重1e20 ~cbq5|| ^s\(2lB\F 优化函数定义: 6Db1mvSe Iz*' ——TE效率最小值被最大化(全波段) )WF]v"t 'e^,#L_!o ——偏振对比度大于50(全波段) "*CQ<@+ N%v}$58Z ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 f]L`^WU
=o^oMn |&eZ[Sy(=l 选择下山简法进行局部优化。 jku_0Q0*? kE;h[No&K 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 Y*/:IYr` ,+-l1GpL #n2'N^t 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 /k qW Pc#8~t}2 优化过的参数为: _W'>?e0i }&BE*U8_ 缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% VC5LxA0{ +dq&9N/ 结论: q4'szDYO2 @GDe{GG+ 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 B38_1X7 6Qnerd%Ec Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 CG*eo!Nw kW0|\ 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 92!1I$zi QQ:2284816954 备注:光学 $"1Unu&P
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