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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 *&AfR8x_z  
     9+,R`v  
    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;7f?52  
     Y2o6kS{x  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 I8OD$`~*U6  
     xf%4, JQ  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 ? muzU.h"z  
    \.XLcz  
    相关案例：100.01,101.01 e&eW|E  
     7?OH,^  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ]CU]pK?nq  
     "l={)=R  
    建模任务： :a:[.  
     6io, uh!  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 W&h[p_0  
     vi@Lz3}::  
    zF4[}*  
    优化目标： cNzt%MjP  
    ?Z\Yu'  
    —TE模偏振光的透过率最大化 reo{*) %  
     o`khz{SU:  
    —TM模偏振光的透过率最小化 *M7E#bQ5B  
     ~f|Z%&l|  
    优化函数： 7j5f ;O^+  
     E2GGEKrW  
    —最小化TE的透过率 X &2oPo  
     hzI *{  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 0oy-os  
    93[DAs  
     x*oWa,  
       ThW,Y" l  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化  2A4FaBq"  
    R`F,aIJ]  
     ]E3U J!!  
    TEUY3z[g  
    优化的自由变量为： 1Xy]D  
    f[gqT yiP  
    —缝宽：10—190mm -{h   
     Bs`$ i ;&  
    —光栅深度：20—200nm g%[n4  
     4eVI},  
    优化算法： _F p>F  
     ! #wdVe_(  
    —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。 DaNW~rd{  
    —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。 G;gJNK"e  
     /R X1UQ.s  
    光路流程图和偏振分析器： Q5S,{ ZeT  
     CeT~p6=  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 PIcrA2ll  
     n$m"]inX  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 FDR1 Gy  
    }aB#z<B6  
    Parameter Run 的全局搜索： Vbh6HqAHxJ  
     *X%m@KLIKv  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Dj-s5pAW  
      &O[s:  
    Parameter Run 设置 G@S&1=nj3  
     SEKN|YQV/t  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； us?&:L|!=  
     mN0=i(H<  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； NGjdG=,  
     B68H&h]D#'  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 (7lBID4  
     g1DmV,W-Q  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 =fc: 6JR  
      \d.F82  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 yI:# |w|  
    优化函数依据迭代次数进行显示： 4C~UcGMv\  
    x )5V.q  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 ~WVO  
     B7Ntk MK  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 '(@YK4_M  
     ~4.r^)\  
    参数构成： ~>ME'D~  
     -237Lx$/  
    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%； #*q2d  
     ~QG ?k  
      
    k D~uGA  
    局部参数优化： #;9H@:N  
    ed~R>F>  
    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。 g;F"7 ^sg  
    r$)$n&j  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； upn8n vy4(  
    x49!{}  
    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。 "#^MUQ!a  
    a,'Cyv">  
    90 { tIX  
    T)u4S[ &  
    参数定义： :x>T}C<Y  
    {'3D1#SK  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 `LP!D  
    :jNYP{Br  
    缝宽10—190nm权重1e20 $&-5;4R'0  
    _&{%Wc5W~F  
    优化函数定义：  o sdOw8  
    $7gB_o$zz  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） Unl?fXI  
    "|LQK0q3  
    ——偏振对比度大于50（全波段） <Q`&o@I  
    2JO-0j.  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 Hw_o w?  
    B< ;==|  
    cFfTYP9  
    选择下山简法进行局部优化。 *c]KHipUIS  
    D(Ix!G/  
    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。 ?A=b6Um  
    MZm'npRf  
       vb=CFV#  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 5rN _jC*U  
    mVf.sA8  
    优化过的参数为： XSD%t8<LO  
    >S&U.  
    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% l)}t,!M6  
    W}gVIfe  
    结论： =3+L#P=i9  
    ,7/ _T\d<  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ?iSGH'[u  
    7c1+t_Ew  
    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。 -ut=8(6&  
    9`X&,S~e  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 -q2MrJ*  
    QQ：2284816954 备注：光学     8fO8Dob]\Y  
     
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