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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 {cFei3'q  
     ~%ZO8X:^  
    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。 uVocl,?.L  
     D.~t#a A  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 bB["Qd}Q  
     $qqusa}`K  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 JB7]51WH@  
    +gkB  
    相关案例：100.01,101.01 DDEn63{  
     jn'8F$GU  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 -p }]r  
     bhRpYP%x  
    建模任务： SzDi= lY  
     >JhQ=j  
    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。 ,>Q,0bVhH0  
     *4bV8T>0Z  
    FpEdwzBb<  
    优化目标： 2=  _.K(  
    D+U^ pl-  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ME.LS2'n  
     9b0Z Ey{  
    —TM模偏振光的透过率最小化 9/Ls3U?  
     &}oDSD H^,  
    优化函数： Gu-Sv!4p  
     Nb6HM~  
    —最小化TE的透过率 K"D9.%7  
     !PgYn  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） d@<XR~);  
    C,E 5/XW  
     udB}`<Q  
       F {[Q  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 "](~VF[J8  
    AQ&;y&+QR  
     @RC_Ie=#)  
    #S"=)BZ8L  
    优化的自由变量为： GM5::M]fS  
    Y<B| e91C  
    —缝宽：10—190mm n1QO/1} :  
     o]vdxkU]  
    —光栅深度：20—200nm b% F|V G  
     T M+7>a$  
    优化算法： *(rq AB0~  
     #pZ3xa3R  
    —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。 gP} M\3-O  
    —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。 ~9{.!7KPc  
     }*%%GPJ  
    光路流程图和偏振分析器： ^^v!..V]J  
     Ne=D $o  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 vXc<#X9  
     7"gy\_M  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 k,?k37%T]  
    y,aASy!Q  
    Parameter Run 的全局搜索： j8lbn|.  
     6 R!0v8  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 wDsEx!\#  
     az w8BK  
    Parameter Run 设置 A >e%rx  
     ]8RcZn  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； ?vXy7y&4  
     "G< ^@v9  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； @=$;^}JS|  
     6s6[sUf=l&  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。  :S.0e  
     3+)i23[4=\  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 =KX:&GU  
     nF)|oA   
    使用扫描模块进行参数联合调查。 r!;NH3 *  
    优化函数依据迭代次数进行显示： G,J$lT X  
    km *$;Nli  
    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。 8 }-"&-X  
     K\uR=L7  
    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。 ,ujoGSx}  
     4h-y'&Z  
    参数构成： "]sr4Jg=  
     X@ TQD  
    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%； n#4Ra+dD  
    BsxQW`>^y  
      
    *r%=p/oQ}B  
    局部参数优化： hse$M\5  
    z7NaW e  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 ~}uTC36C\  
    %KqXtc`O  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ,<%],-Lt[  
    4\t9(_  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 m#Rll[  
    @@+\  
    `a] /e  
    fk=_ Y  
    参数定义： iMF:~H-Yq#  
    d<xBI,g  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 Z x3m$.8  
    pm^[ve  
    缝宽10—190nm权重1e20 s@0#w*N  
    CB|Z~_Bm  
    优化函数定义： -V(5U! ^B  
    U)N;=gr\  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） |XPT2eQ{  
    qL(Qmgd  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 8$S$*[-a  
    [5>0om5  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 gJ:Z7b  
    !x[ +rf  
    Y*J,9  
    选择下山简法进行局部优化。 ._#|h5  
    [@Y?'={qE  
    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。 V*LpO 8=  
    O]`CSTv'_  
       '\P6NszY~  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 H>k=V<  
    jrG@ +" }  
    优化过的参数为： jf@#&%AC9  
    qHklu2_%  
    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% // g~1(  
    Q@nxGm  
    结论： g?)9zJ9  
    v:eVK!O  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 xrp%b1Sy  
    ! p458~|  
    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。 [T.kwQf4$  
    +!CG'qyN>  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 c=h{^![$  
    QQ：2284816954 备注：光学     [{L4~(uU8  
     
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