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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 n{|~x":9V  
     hX8;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。 21W>}I"0?  
     /:l>yKI+~  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 (tys7og$'  
     %G>*Pez %  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 %<P&"[F]v@  
    zK?[6n89f  
    相关案例：100.01,101.01 rcAx3AK.  
     7h0LR7  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 j&u{a[Y/}  
     V4iN2  
    建模任务： Z+JPxe#7  
     QrDI$p7;'  
    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。 6ID@0  
     OUQySac  
    /GqW1tcO  
    优化目标： >,7 -cm=.  
    uL`_Sdjw  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ~}+F$&  
     VI/77  
    —TM模偏振光的透过率最小化 )$XcO]  
     =HH}E/9z  
    优化函数：  ~p<w>C9  
     W:' H&`0  
    —最小化TE的透过率 f }P6P>0T  
     .7_<0&kW  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） L3pNna  
    _ 5n Lrn,~  
     M*<Ee]u  
        ]?M3X_Mq  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 imC>T!-7  
    xim'TVwvC  
     LR%]4$ /M  
    f0S$p R  
    优化的自由变量为： wF[%+n (*  
    lf-1;6nyk"  
    —缝宽：10—190mm usc"m huQ  
     P-U9FKrt  
    —光栅深度：20—200nm Cj'X L}  
     &P'd&B1   
    优化算法： 7wKT:~~oS3  
     3qggdi  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 ';'gKX!9V  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 Qa>t$`o`  
     | $  
    光路流程图和偏振分析器： >sGIpER7  
     Klrd|;C  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 (J} tCqP  
     F}MjZZj(U=  
    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。 ^Q,-4\ec  
    %1h%#/#[  
    Parameter Run 的全局搜索： 7!F<Uf,V3  
     t[}&*2"$/  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 jJbS{1z  
     &65I 6  
    Parameter Run 设置 JP{Y Q:NF  
     #7v=#Jco  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； h\-3Y U  
     zpgRK4p,I"  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； efN5(9*9R  
     y8%QS*  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 l\t g.O~  
     Ndmki 7A  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 rUn1*KWbE  
     V10JExsJ  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 <~z@G MQCf  
    优化函数依据迭代次数进行显示： *jCHv  
    N||a0&&  
    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。 $&Lw 2 c0  
     JIatRc?g  
    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。 me@k~!e"z  
     1 EL#T&  
    参数构成： pd dumbp  
     adY ,Nz  
    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%； tZ>'tE   
    pL5Bz!_r  
      
    {iXQUj  
    局部参数优化： %t*KP=@  
    5Sz&j  
    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。 GahIR9_2  
    N1fPutl$a  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； p54 e'Zb  
    d~qZ;uw  
    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。 \ v2-}jU(  
    W#9A6ir>  
    @+>t]jyz  
    p}]K0F!  
    参数定义： `D $ "K1u  
    }Jo}K) >!  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 dnzZ\t>U  
    [hJ ASX9  
    缝宽10—190nm权重1e20 'i:S=E F  
    !ZS5}/ZU  
    优化函数定义： v8U&{pD,  
    p'4ZcCW?f  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） *4y0Hq  
    -&h<t/U  
    ——偏振对比度大于50（全波段） ~--b#o{  
    0ky3rFSh1  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 f?lnBvT|b  
    LS/ZZAN u  
    Pd+Wb3  
    选择下山简法进行局部优化。 7V%b!R}  
    ?$@E}t8g\  
    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。 ,l#f6H7p  
    R^6]v`j;  
       xf3;:soC  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 %Vb~}sT:  
    Y;=GM:*H  
    优化过的参数为： J\?d+}hynX  
    H2{&da@D5  
    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% uQl=?0 85  
    \Icd>>)*  
    结论： PNpH)'C|  
    H<Zs2DP`  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 GrA}T`]  
    Q"k #eEA  
    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。 _#yd0E  
    [Qn=y/._r  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ;F:Qz^=.a  
    QQ：2284816954 备注：光学     @4wN-T+1  
     
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