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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 G'IRqO*] O'[r,|Q{ 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。 6 TkV+\ *1`q
x+1 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 M>g%wg7Ah Or<OmxJg 所需工具箱:高级光栅工具箱 .6HHUy
Xn= 相关案例:100.01,101.01 `*-rz<G >1S39n5z. 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 E@[ZwTnJ ZBsV 建模任务: gEISnMH Q.i_?a 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。 q)Qg'l^f ;%B:1Z N4rDe]JnPR 优化目标: fq4[/%6,O 2qpUUo f —TE模偏振光的透过率最大化 ZWXA%u7V iOXsj —TM模偏振光的透过率最小化 %2,'x !(nFq9~~Q 优化函数: /Xf_b.ZM& Scd_tw.]| —最小化TE的透过率 &3CC | /v8yE9N_ —最小化偏振度(要求>50:1) %@'[g]hk BRTCo,i
W'" p:Uhq u`?v- —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 J-5E# v uq\[^
*|Bt! |f{(MMlj 优化的自由变量为: '
o(7@ wn/Y5 —缝宽:10—190mm &ieb6@RO`Q R
q9(<'F —光栅深度:20—200nm Ng|c13A= J. $U_k 优化算法: Xv2Q8-}w +<rWYF(ii/ —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 'bn$"A"{o —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。 pKkBAr, D]'/5]~z< 光路流程图和偏振分析器: WY$c^av< w^E$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。 |3P dlIbO &`I 7aP| 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。 ]=]fIKd U0@Qc}y Parameter Run 的全局搜索: R
"qt}4m d^qTY?k. Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Ft<B[bQ WPDi)UX Parameter Run 设置 &F~97F)A) >SW c 缝宽:10—19nm 步长10nm; |31/*J!@z* s_
%LU:WC 规划深度:20——200nm 步长10nm; 9a$ 7$4m w=kW~gg 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 t~M0_TnXlP o]TKL'gW 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 .f-s+J&ED P2fiK 使用扫描模块进行参数联合调查。 i;fU],aK! 优化函数依据迭代次数进行显示: @_H
L{q%h J0FJ@@ 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 #tN!^LLi x:iLBYf TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 ZmAo9>'Kg g_;4@jwTP" 参数构成: X86r`} {xRO.699 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; B3Da w/G V6kJoSyde UO4z~ 局部参数优化: #k|f%!-Vo \pVNJy$`< 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。 Dd'J"|jF38 |* B9{/;4 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; ImsyyeY] ?fX`z(Z 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。 `%_(_%K _18Aek [sZ,nB/ 8+Abw)]s 参数定义: l,ic-Y1 L0>7v 规划深度为20-200nm,权重1e20 -cgMf\YF 09J,!NN 缝宽10—190nm权重1e20 0?*":o30 +[7 DRT: 优化函数定义:
j>A=Wa7 o[aIQ|G ——TE效率最小值被最大化(全波段) G2w0r,[ bKQ_{cR ——偏振对比度大于50(全波段) V|)nUsU `<(o;*&Gd ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 lyw)4;wt\ ~\u~>mtchu [/U5M>#n 选择下山简法进行局部优化。 4[rX\?^e :'Tq5kE 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。 nZ4@g@e2 4F,RlKHBl 8TCbEPS@Q 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Da
]zbz%% H8h,JBg5<F 优化过的参数为: >:|jds# o,!W,sx_ 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% x,Z:12H0 ,'byJlw_pv 结论: \RmU6(;IQ 3j\Py'}; 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 &H/3@A3 rTzXRMv@o 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。 D
4<,YBvV I@ D<rjR 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ]u47]L# QQ:2284816954 备注:光学 w_*$wVl
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