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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 L EY k  
     6#kK  
    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。 aY\(R02B  
     X9#i!_*  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 $K_-I8e|  
     -nnAe F  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 +xBM\Dz8  
    *TYOsD**9  
    相关案例：100.01,101.01 13/U4-%b2  
     J%8hf%! ud  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ;%O>=m'4  
     je=XZ's,i~  
    建模任务： R3E|seR  
     +}NQ |y V  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 DK(8Ml:k  
     -7A2@g  
    42wZy|oqp  
    优化目标： y_{v&AGmgm  
    n;~6'f xe  
    —TE模偏振光的透过率最大化 tdn|mX#  
     Tywrh9[  
    —TM模偏振光的透过率最小化 A7TV-eWG  
     poXT)2^)  
    优化函数： )4  'yI*  
     yz_xWx#9  
    —最小化TE的透过率 P^'}3*8S  
     =v~$&@  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 7OLchf  
    x$6FvgP(  
     DO ,7vMO  
       #YB3Ug]z  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 e)]DFP[ n  
    9a{9|p>L  
     [ P%'p-Hg_  
    XI;F=r}'  
    优化的自由变量为： ^Rmrre`uU  
    [};?;YN  
    —缝宽：10—190mm n$3w=9EX *  
     QykHB k  
    —光栅深度：20—200nm UUxP4  
     wy?Hp*E  
    优化算法： ;Dc\[r  
     XC\'8hL:  
    —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。 I9kBe}g3  
    —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。 @wa<nY d  
     ;e\K8*o  
    光路流程图和偏振分析器： RBOhV/f  
     !4mAZF b  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 K?,`gCN}v  
     txy'7t  
    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。 jN2Xoh9  
    anFl:=  
    Parameter Run 的全局搜索： r }Nq"s<  
     EtA,ow  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 3E:+DF-Z\  
     )-S;j)(+  
    Parameter Run 设置 8Tm/gzx  
     %YI!{  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Ox+}JB [  
     J*]JH{  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； zl["}I(*n  
     30L/-+r1  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。  h]?[}&  
     mbZ g2TTy  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 R5'_il  
     T2i\S9X  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 5C"A*Fg?;  
    优化函数依据迭代次数进行显示： Z%I9:(  
    +yIO  
    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。 j% E9@#  
     1Yy*G-7}  
    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。 gPr&9pHU  
     "aeKrMgc6V  
    参数构成： BG2Z'WOH  
     |NaEXzo|qY  
    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%； S3_QOL  
    ,ikn%l#cm  
      
    ;#6j9M0  
    局部参数优化： 9NcC.}#-5  
    SLI358]$<  
    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。 -vBk,;^>  
    Ix'GP7-m_  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； DwH=ln=  
    ,Y2){8#l  
    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。 -xc'P,`  
    407;M%?'A  
    aFwfF^\(|,  
    %dA7`7j  
    参数定义： 0Kenyn4?  
    p4I6oS`/.  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 iC\t@BVS  
    ^tFgkzXm  
    缝宽10—190nm权重1e20 <D{_q.`vA  
    ] e]l08  
    优化函数定义： vxx7aPjC  
    zj9aaZ}  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） XW9 [VUW~  
    e+>&? x  
    ——偏振对比度大于50（全波段） `(?x@Y>.Ht  
    j 1#T]CDs  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 E>6:59+  
    ](H vx  
    BFyVq  
    选择下山简法进行局部优化。 +{S^A)  
    _Vxk4KjP5  
    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。 rJl'+Ae9N|  
    aj*%$!SU+  
       )x*pkE**c  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 YKs^aQm#  
    Ws(#ThA  
    优化过的参数为： DV!) n 6  
    ZICcZG_y  
    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% ,zY!EHpx  
    +A,t9 3:k  
    结论： jNA^ (|:  
    S\O6B1<:  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ^04|tda  
    y*5bF 0  
    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^.fB+)A3  
    `[5QouPV  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 'F@#.Op`  
    QQ：2284816954 备注：光学     kGSB6  
     
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