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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    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 JXG"M#{  
     <H1 `  
    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。 =1I#f  
     =cN&A_L(  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 L%v^s4@  
     .6O"| Mqb  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 x\&`>>uA  
    W"{v2xi  
    相关案例：100.01,101.01 /( .6bv  
     ms($9Lv/  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 =.]l*6W V  
     jztq.2-c#  
    建模任务： Q%/<ZC.Mz6  
     wxm:7$4C  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 :+{ ?  
     H/M Au7  
    *`j-i  
    优化目标： =NbI%  
    p~ C.IG  
    —TE模偏振光的透过率最大化 +jg9$e"  
     YY?a>j."a  
    —TM模偏振光的透过率最小化 BR'I+lQ  
     j-CnT)W<  
    优化函数： \;VhYvEH  
     $M_x!f'{>  
    —最小化TE的透过率 @)kO=E d  
     K.G$]H  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 1Z[/KJ  
    22kpl)vbU  
     ^qCkt1C-M  
       Cv$ SJc  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 TI9UXa:V\  
    Auy_K?he]  
     h8\  T  
    TF2>4 p  
    优化的自由变量为： H$af /^  
    n~g)I&  
    —缝宽：10—190mm 0Io'bF  
     U yw-2]!n  
    —光栅深度：20—200nm '(f/~"9B  
     < RCLI|  
    优化算法： :{NC-%4o0  
     c}3W:}lW  
    —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。 =9kN_:-  
    —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。 ,>t69 Ad  
      )>D+x5o]  
    光路流程图和偏振分析器： O62b+%~F  
     >5R <;#8  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 "<}&GcJbz  
     e]=!"nJ+  
    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。 GDYFU* 0  
    +(uYwdcN  
    Parameter Run 的全局搜索： sC[yI Up  
     3E f1bhi  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 &z"krM]G  
     ZVeaTK4_ t  
    Parameter Run 设置 CG'.:` t  
     $3Z-)m  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； @!&}}"<  
     9Pw0m=4  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； j@Yi`a(sdm  
     E;21?`x5  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 4tSv{B/}  
     /ywD{*  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 [~:-&  
     E~<`/s  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 y~IuPc  
    优化函数依据迭代次数进行显示： x{NX8lN  
    X0 -IRJ[  
    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。 w&4~Q4  
     ^-FRTC  
    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。 aA-  
     "RVcA",  
    参数构成： WvHw{^(lF  
     [i0Hm)Bd3  
    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%； u*  
    y8VpFa  
      
    eMRar<)+#*  
    局部参数优化： kY]W Qu  
    iYnEwAoN;  
    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。 KJE[+R H+z  
    ]pEV}@7  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 3D9 !M-  
    '03->7V  
    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。 v#=`%]mL  
    {brMqE>P#  
    0J.dG/I%  
    x\2?ym@  
    参数定义： fjnTe  
    )} DUMq7  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 @pGZLq  
    D@EO=08<b  
    缝宽10—190nm权重1e20 #k3t3az2{  
    .oEmU+  
    优化函数定义： ]]}tdn_  
    /ug8]Lo0  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） uS&| "*pR  
    }FF W|f  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 5unG#szq  
    Q4t(@0e}  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 5 ,0d  
    Ld^GV   
    crO@?m1  
    选择下山简法进行局部优化。 _md=Q$9!m  
    PNW \*;j  
    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。 4`#F^2r!  
    D 71;&G]0  
       @v\*AYr'M  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 k7tYa;C  
    T ^A b!O  
    优化过的参数为： ,2oF:H  
    bYe;b><G  
    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% BF{w)=@/'  
    = sAn,ri  
    结论： zU6a't P  
    UEak^Mm;=2  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 3Q/#T1@  
    JcJmds  
    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。 _wb0'xoK"  
    MH| ] \  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 @{h?+ d  
    QQ：2284816954 备注：光学     SM[Bv9|0  
     
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