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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 ns26$bU  
     *]2R.u  
    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 ^K.*.|  
     pn s+y  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 Xl?YB Z}  
     `Hd9\;NJ  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 7V 'Le2T'  
    4,zvFH*AH  
    相关案例：100.01,101.01 ]738Z/)^  
     B kV(81"C  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 x;mJvfX  
     w%rg\E  
    建模任务： t9Vb~ Ubdb  
     ALAL( f`  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 quRPg)  
     kXEtuO5FUM  
    J&_3VKrN  
    优化目标： 8 ?" Ze(  
    '%ebcL  
    —TE模偏振光的透过率最大化 t\|J&4!Y  
     GmAj</~  
    —TM模偏振光的透过率最小化 )2]a8JVf  
     E\iJP^n  
    优化函数： 6y9C@5p}B  
     4(8<w cL  
    —最小化TE的透过率 j[H0SBKC  
     117c,yM0  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 9#fp_G;=  
    @`Wt4<  
     |i u2&p >  
       (Z 8,e  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 #Z!#;%S  
    eK *W =c#@  
     Vpw[B.v  
    on_H6Y@B52  
    优化的自由变量为： T*R{L  
    hMWo\qM  
    —缝宽：10—190mm wB 2}uk7  
     ;.AV;C"  
    —光栅深度：20—200nm . v\PilF  
     }>,CUz  
    优化算法： `1q|F9D  
     m\?\6W k  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 *7_@7=W,  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 @sdS 0pC  
     EP(Eq  
    光路流程图和偏振分析器： F0&O/-w&u  
     *k4+ioFnKE  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 !%V*UR9  
     /L$NE$D} "  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 ~hzEKvs  
    wcl!S{  
    Parameter Run 的全局搜索： h&P {p _Y  
     &8afl"_~  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ivD^HhG  
     (s ;zRb!4L  
    Parameter Run 设置 ,$ mLL  
     ^9s"FdB]24  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； `^zQ$au'u  
     5)8 .  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； W%WC(/hor  
     )lOji7&e  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 `T`c@A  
     #.b^E3#+  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 , uO?;!t  
     YMK>+y[+4  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 [*t U}9  
    优化函数依据迭代次数进行显示： h)P]gT0f/  
    C?S~L5a#oC  
    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。 Xa)7`bp<  
     Q Y@nE  
    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。 HI z9s4Y_  
     \"t`W:  
    参数构成： r.9 $y/5  
     J7_8$B-j7  
    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%； sb 8dc  
    hg{ &Y(J!U  
      
    tfsh!)u?  
    局部参数优化： uFWvtL?;_  
    W!y)Ho  
    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。 wD}EW  
    BJ"Ay@D*  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； b6]e4DL:R  
    @|Z*f\  
    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。 SK}HXG{?  
    3JTU^-S<  
    3/:LYvM<  
    aam1tm#Q  
    参数定义： {Qm6?H  
    xTGP  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 'H|;%J6d>  
    3b,=  
    缝宽10—190nm权重1e20 K7+^Yv\YQx  
    8Er[M  
    优化函数定义： 6NU8HJp  
    < rv1IJ  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） zz[g{[SN  
    t&8<k+m  
    ——偏振对比度大于50（全波段） UP5%C;  
    \l>q Y(gu  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 4{g:^?1=  
    3 LT+9ad2d  
    DS.39NY  
    选择下山简法进行局部优化。 ,.J<.#D3J  
    C:WtCAm(  
    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。 )`e^F9L  
    $>nkGb%Kp  
       M^Q&A R'F  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 [8xeQKp4  
    nl.~^CP  
    优化过的参数为： ^ yY{o/6  
    lR|$*:+  
    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% Jii?r*"d  
    AECxd[k$9  
    结论： ;b{pzIe=F  
    {hlT` K  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 pg5@lC]J  
    h4J{jh.  
    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。 p)K9 ZI  
    {yGZc3e1j  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ;bUJ+6f:  
    QQ：2284816954 备注：光学     c _R)P,P  
     
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