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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 rM<lPMr1*  
     tX;00g;U.  
    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。 qz7:jq3N-{  
     <S~_|Y*v  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 gfE<XrG  
     Zgp]s+%E  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 qW]gp7jK4  
    n^|;J*rD  
    相关案例：100.01,101.01 U3r[ysf  
     P.*J'q 28  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 "|W .o=R  
     3L/qU^`  
    建模任务： [?)=3Pp  
     {zoUU  
    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。 ~ILig}I  
     H+ra w/"  
    ,4y' (DA  
    优化目标： xt]Z{:.  
    %bf+Y7m  
    —TE模偏振光的透过率最大化 xGbr>OqkTX  
     qh Ezv~  
    —TM模偏振光的透过率最小化 pT]M]/y/:  
     z9:@~3k.  
    优化函数： 2mL1BG=Yk  
     >}QRMn|@H  
    —最小化TE的透过率 Ke[doQ#c  
     7L)1mB.  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） ~XGO^P"?  
    ".L+gn}u-  
     7t-j2 n`<  
       fs4pAB#F  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 0?uX}8w  
    CCKg,v  
     r`u}n  
    A2'   
    优化的自由变量为： m1_?xU  
    /^96|  
    —缝宽：10—190mm m%V+px  
     J<DV7zV  
    —光栅深度：20—200nm Cw?AP6f%  
     1!/+~J[#  
    优化算法： O{8"f\*  
     ^&<~6y}U^  
    —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。 BOJ h-(>I  
    —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。 \Ekez~k{`  
     :NU-C!eT  
    光路流程图和偏振分析器： "_+X#P x  
     @_YEK3l]l  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 IWu^a w  
     G B!3` A%&  
    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。 @RotJl/>  
    ub6\m=Y7  
    Parameter Run 的全局搜索： =f@O~nGm  
     .G+}Kn9!  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^7q=E@[e  
     X[k-J\  
    Parameter Run 设置 }7hpx!s,  
     ^ vI|  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Y^LFJB|b4  
     G_5sF|(mq  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； yP0P-8  
     F$r8 hj`  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 /og}e~q  
     ;t%L (J  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 E E?v~6"&  
     hM\QqZFyp  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 ;0E"4(S.q1  
    优化函数依据迭代次数进行显示： qh$D;t1=  
    qU8UKIP  
    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。 q<>2}[W  
     =\4w" /Y  
    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。 &_4A6  
     5K'EuI)  
    参数构成： S !c/"~X+  
     $ajw]2kx  
    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%； |L;'In  
    uW>AH@Pij  
      
    _zh}%#6L  
    局部参数优化： =@pm-rI|-  
    NJqALm!(  
    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。 !qrF=a  
    ibzYY"D:  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； zQ{ Q>"-  
    HKOJkbVZ2^  
    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。 #a#~YSnG  
    v{ C]\8  
    uNd;; X  
    5[l3]HOO  
    参数定义： BCUw"R#  
    Xz]}cRQ[  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 /bCrpcH  
    "vLqYc4$  
    缝宽10—190nm权重1e20 x?CjRvT $  
    VPN@q<BV  
    优化函数定义： 9}}D -&Mc  
    {h9#JMIA  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） LV8,nTYvE  
    ^|\ *i  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 4] ?  
    w-/bLg[L?$  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 2gt08\  
    d0-}Xl  
    Yf{s0Z  
    选择下山简法进行局部优化。 ?9?0M A<[i  
    ~Ag !wj  
    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。 *3"C"4S  
    r}hj,Sq'  
        )_j.0a  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Y}1|/6eJ  
    Z?nMt  
    优化过的参数为： )%^oR5W  
    Nq*\{rb  
    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% a*SJHBB  
    gEi" m5po  
    结论： g"T~)SQP  
    PI?-gc?[  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 N# ,4BU  
    |qI_9#M\(  
    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。 ;7m>40W  
    $wN'mY  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 W 8E<P y  
    QQ：2284816954 备注：光学     XLmbpEh  
     
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