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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 KDQqN]rg  
     P9/Bc^5'  
    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。 'L1=:g.\i  
     }>T$2"pf  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 07FS|>DM'Z  
     Mb0l*'ZF  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Utv#E.VI  
    7%x 3o#&  
    相关案例：100.01,101.01 0[SJ7k19  
     C[0*>W8o  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 B<}0r 4T}  
     { t1|6R0  
    建模任务： %hnv go:^g  
     ML9nfB^z!  
    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。 #x^dR-@   
     ,-[e{=Cz  
    Q+ tUxa+  
    优化目标： 9PZY](/  
    h'D-e5i  
    —TE模偏振光的透过率最大化 iT;~0XU7F  
     WBIJ9e2~  
    —TM模偏振光的透过率最小化 : U:>X6f  
     <.6bni )  
    优化函数： gs?=yNL  
     ZBX,4kxK7  
    —最小化TE的透过率 bU+ z(Eg6  
     D;RZE  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） W{6%Hh p  
    0w24lVR.  
     KTzkJx  
       %8N=4vTJ  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 &t0toEj  
    (ZI11[e{  
     =Y;w O8  
    }% m:^*@$9  
    优化的自由变量为： COC6H'F  
    H7=[sL^  
    —缝宽：10—190mm `tZ-8f  
     W\W|v?r  
    —光栅深度：20—200nm Ev'Bm Dk  
     #^Io9dA h  
    优化算法： )X dpzWod  
     ejID5NqG  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 @m bR I0  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 5*he  
     hrt ]Qn&  
    光路流程图和偏振分析器： 5qx,b&^w  
     FSp57W$  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 fQtV-\Bc  
     r'C(+E (  
    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。 *;]j#0  
    /N'|Vs,X  
    Parameter Run 的全局搜索： k;AV  'r  
     ^/k`URQ  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ==i:*  
     l-GQ AI8  
    Parameter Run 设置 HS% P  
     ls<7Qe"a  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； 6)QJms  
     .@(+.G  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； P%-@AmO^_  
     qit D{;  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 !x, ;&  
     f Cq  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 K:i{us`  
     Gxj3/&]^Y  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 +}u{{  
    优化函数依据迭代次数进行显示： 0!^vQ  
    #t^y$9^  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 PN$vBFjm  
     -wqnmK+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。 qBkI9H  
     xK3 xiR  
    参数构成： e!:/enQo  
     W)0y+H\% r  
    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%； 3*DwXH+  
    y].vll8R  
      
    quvdm68  
    局部参数优化： ylEQeN  
    0%9Nf!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。 wGXnS"L!  
    K1F,M9 0]  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； : Y{aa1  
    Ot]Y/;K  
    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。 NvZ )zE  
    vWM3JH~a6  
    LHt{y3l]  
    eTV%+  
    参数定义： r dc} e"v  
    /Ww_fY  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 ]T3dZ`-(  
    j70]2NgX  
    缝宽10—190nm权重1e20 /p=9"?  
    ~}c`r4  
    优化函数定义： YEEgDw]BQ  
    _Gpq=(q)  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） UHtxzp =[  
    R"au8f.  
    ——偏振对比度大于50（全波段） NbD"O8dL~E  
    78s:~|WB<{  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 B"-gK20vY  
    "iCR68e  
    ; FO1b*  
    选择下山简法进行局部优化。 L=. 4x=%%  
    UeG$lMV  
    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。 ?:Y0#Btj  
    @aG1PG{  
       /ry# q% ?  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 h48JpZ"  
    ^8mF0K&  
    优化过的参数为： $GzTDq Y9@  
    4{:W5eT!/  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% 5$r`e+Nf'  
    hrwQh2sm  
    结论： T;eA<,H  
    !bnuCc  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 }),tk?\  
    C] <K s  
    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。 :qV}v2  
    N0@&eX|$i4  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 O1@-)<_71  
    QQ：2284816954 备注：光学     \haJe~  
     
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