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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 KV! (   
     +i[vJRLxl~  
    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。 [{: l?  
     F_0@S h"  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 HP\5gLVXY  
     +$F,!rV-s  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 o+Mc%O Z  
    J06 D_'{  
    相关案例：100.01,101.01 $EL:Jx2<  
     mNsd&Rk'  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 EeGTBVms  
     {B4.G8%Z  
    建模任务： viJP6fh  
     UjMWSPEBy  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 7 .]H9  
     5?0~7^de  
    cdN=HM~I  
    优化目标： G=LK irj(  
    &A=c[pc  
    —TE模偏振光的透过率最大化 Ir=G\/A  
     _T_} k:&X  
    —TM模偏振光的透过率最小化 /!N=@z)  
     F,V| In  
    优化函数： ]0g p.R  
     ;#^ o5ht  
    —最小化TE的透过率 7GCxd#DJ  
     \Yn0|j>  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） .@ZrmO o]]  
    p=\Q7<Z6d,  
     }Syd*%BR[  
       [,{Nu EI  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 -!V{wD3,B  
    yMC6 Gvp  
     T=RabKVYP  
    5hh6;)  
    优化的自由变量为： )Cat$)I#,  
    C{+JrHV%h  
    —缝宽：10—190mm $R+rB;=a!  
     ?6HnN0A)  
    —光栅深度：20—200nm Dy:r)\KX  
     qlnA7cK!  
    优化算法： $/$Hi U`.  
     :^-\KE` 3  
    —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。 2H`>Kj  
    —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。 y0p\Gu;3j  
     )[u'LgVN/L  
    光路流程图和偏振分析器： FlUO3rc|  
     #<s"?Y%-  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 D;*cy<_K8  
     ,9MNB3  
    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。 'ka$@,s:  
    0JKTwLhC  
    Parameter Run 的全局搜索： Q#*R({)GH  
     G_zK .N   
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 73nM9  
     c]i;0j? Dl  
    Parameter Run 设置 0{XT#H  
     a8gOb6qF/H  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； A8o)^T(vJ  
     < +k dL  
    规划深度：20——200nm 步长10nm；  z:   
      FsQoQ#*  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 )."dqq^ q  
     >&k`NXS|V  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 27}7 n  
     gf>GK/^HH  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 Qc=-M'9  
    优化函数依据迭代次数进行显示： /8Z&Y`G  
    EXwU{Hl  
    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。 Z3=N= xY]  
     k8l7.e*  
    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。 6'.)z ,ts  
     jc\y{I\  
    参数构成： Rg+# (y  
     1Dhu 5ht  
    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%； %|1s9?h7\  
    JT~Dr KI_  
      
    3(nnN[?N,5  
    局部参数优化： TA qX f_  
    mx}4iO:Xp  
    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。 L"NfOST3'R  
    l;&kX6 w  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； )jt?X}  
    kP5G}Bp  
    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。  cV_-Bcb  
    x34GRe!!  
    Qpj[]c5  
    mlUj%:Gm#  
    参数定义： rl&.|;5uH;  
    atmW? Z  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 z-:>[Sn  
    k*!iUz{]  
    缝宽10—190nm权重1e20 P2| +7D:  
    qQ6@43TC  
    优化函数定义： jSRi  
    5uOz#hN  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 0\s&;@xKk  
    Q1x15pVku/  
    ——偏振对比度大于50（全波段） F2ISg'  
    m(^N8k1K;  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 g!o2vTt5  
    euW   
    ^HtB!Xc  
    选择下山简法进行局部优化。 `e?~c'a@  
    ^4'!B +}F  
    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。 Qw }1mRv  
    qZ +K4H  
       8?x:PkK  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ?Zk;NL9  
    RCxwiZaf33  
    优化过的参数为： ):}A Quy]  
    3 `mtc@*  
    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% 25j\p{*  
    X#K;(.},h  
    结论： 8G9( )UF.  
    <P6d-+  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ;:+2.//  
    [Fv,`*/sm  
    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。 zA:q/i  
    ^U96p0H"T  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 a2kAZCQ  
    QQ：2284816954 备注：光学     $|T Lt{ K  
     
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