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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: 2021-04-16
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 :<uCi\9(  
     aZ}z/.b]  
    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。 'grb@+w(  
     5;A=8bryU  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 le2 v"Y  
     <Ys7`e6eY  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 ZWx4/G  
    0 gr#<(  
    相关案例：100.01,101.01 p<&dy^mS  
     %3T:W\h  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 8xHjdQr  
     i~tps  
    建模任务： ;V^I>-fnm  
     ^ ?T,>ZI  
    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。 \>+BvF  
     `!.c_%m2  
    ihIRB9  
    优化目标： Tx/KL%X  
    kS_3 7-;  
    —TE模偏振光的透过率最大化  9 'IDbe{  
     ~HXZ-*  
    —TM模偏振光的透过率最小化 W |+&K0M  
     }TU2o3Q  
    优化函数： [H>/N7v19*  
     kLbo |p"cT  
    —最小化TE的透过率 @@|H8mP}H  
     rm,h\  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） hYh~[Kr^@^  
    ]v.Yt/&C{  
     sJ|IW0Mr  
       2hT H  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 "H}ae7@  
    j{P3o<l&`  
     T7Yg^ -"  
    42 Sk`  
    优化的自由变量为： y |Tv;v1L  
    x2+M0 }g  
    —缝宽：10—190mm G[!<mh4h|  
     _x?S0R1  
    —光栅深度：20—200nm dZ\T@9+j+  
     IFWP&20  
    优化算法：  34~[dY  
     .T}S[`Yx5  
    —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。 JDBNi+t  
    —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。 K|.!)L  
     \fL:Ie  
    光路流程图和偏振分析器： 5<?/M<i  
     G)\6W#de4  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 m`/!7wQs  
     SMh[7lU`  
    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。 YQ5d!a.  
    fh e%5#3  
    Parameter Run 的全局搜索： k!m9 l1x  
     H/Ov8|  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^os|yRzV*M  
     ,T7(!)dR  
    Parameter Run 设置 SL>0_  
     jVdB- y/r  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； U`ELd:  
     !,PoH  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； 6-uB[$ko  
     gnU##Km|  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 >]WQ1E[=  
     MIwkFI8  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 >"+bL6#  
     u< .N\/  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 % ck/ Z  
    优化函数依据迭代次数进行显示： Toc="F`SW  
    l%$co07cX  
    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。 Mhze !!  
     FcZ)_m6m  
    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。 )NS& 1$  
     )wz3 m L  
    参数构成： yS(tF`H[  
     yn-TN_/Y,  
    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%； D$y-Kh  
    { Sn J  
      
    VcR(9~  
    局部参数优化： w97B)Kn6  
    {V~G r  
    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。 J2~oIe2!+  
    uSK<{UT~3  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； yTL<S'  
    _D?`'zN  
    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。 :HG5{zP  
    ~eHu +pv  
    `@|Kx\y4=j  
    \d{S3\7  
    参数定义： /*5lO;!s{  
    T)PH8 "  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 FrryZe=  
    iu 6NIy7D  
    缝宽10—190nm权重1e20 yjxv D  
    }Ii5[nRN  
    优化函数定义： ,\n%e'  
    seo.1.Da2  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） ygquQhf5  
    ~!{y3thZ  
    ——偏振对比度大于50（全波段） Yn }Ivg  
    5Mq7l$]h$  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 #q%V|Ajq  
    (Cjw^P|Y@  
    H '(Ky  
    选择下山简法进行局部优化。 :Pf2oQ  
    Sx3R 2-!Z  
    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。 ;v^1V+1:z  
    k3B-;%3I;  
       * >XmJ6w  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ^w|apI~HSE  
    41V}6+$g  
    优化过的参数为： s5'So@L8  
    Fxr$j\bm  
    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% 2{o eJ  
    i5 F9*  
    结论： d]6#pSE  
    5b^`M  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 78 W&  
    m@){@i2.  
    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。  <c &6M  
    tX#8 G09G+  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 bM"crRG"  
    QQ：2284816954 备注：光学     *N #{~  
     
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