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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 X7imUy'.  
     [|m>vY!  
    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。 ps{&WT3a  
     *cb D&R\  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 3>:zo:;  
     _z_3%N  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 ]ZU:%Qhu  
    S|=rF<]my  
    相关案例：100.01,101.01 `,8R~-GPD  
     Rzn0-cG  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ho SU`X  
     %3@RZe  
    建模任务： J T0,Z  
     D; 35@gtj  
    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。 ~$TE  
     /hA}9+/  
    TnZc.  
    优化目标： jT wM<?  
    v=yI#5  
    —TE模偏振光的透过率最大化 [ XY:MU e  
     j_YZ(: =  
    —TM模偏振光的透过率最小化 L{o >D"  
     DlQ[}5STF  
    优化函数： )4o=t.O\K  
     a\HtxR8L  
    —最小化TE的透过率 1dgN10  
     0I ND9h. %  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） BR0p0%  
    szM=U$jKq  
     S92 !jp/  
       6u]OXP A|  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 1PT_1[eAR  
    EF7|%N  
     qT-nD}  
    q}76aa0e  
    优化的自由变量为： JwG5#CFu^  
    L^ jC& dF  
    —缝宽：10—190mm ;r@R (Squ  
     3Jk?)D y  
    —光栅深度：20—200nm >=q!!'$:  
     dQ2i{A"BKz  
    优化算法： x.4)p6  
     bMK'J  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 Uc%`? +Q  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 `efH(  
     Zn=JmZ  
    光路流程图和偏振分析器： n*8RYm)?  
     #lVl?F+~  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 #}]il0d  
     J;]@?(  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 Qre&N _  
    )bN3-_  
    Parameter Run 的全局搜索： }mS0{rxD4  
     ]e3}9.  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 L5N{ie_  
     bJMcI8`  
    Parameter Run 设置 Q9'p3"yoE  
     k~EPVJh"  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； Y Z2VP  
     LkbvA  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； a0W\?  
     9p'J(`  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 >yHnz?bf@  
     I z=w2\r  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 V$F.`O!hfi  
     Ak-7}i  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 FoXQ]X7"  
    优化函数依据迭代次数进行显示： 5qB=@O]|G;  
    ~E|V{z%  
    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。  YaZ "&i  
     u4^"E+y^S  
    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。 ZJ}LnPr  
     &``oZvu B  
    参数构成： A-`J!xj#/  
     /Gv$1t^a  
    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%； E&tmWOMj>  
    "}aM*(l+\  
      
    B]}V$*$ \?  
    局部参数优化： imq(3?  
    Q>c6ouuJ  
    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~aRj-WZ  
    7?WBzo!!L  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； kxf=%<l  
    6zZR:ej  
    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。 g-gBg\y{v  
    %~(i[Ur;  
    {hP&P  
    =v=!x  
    参数定义： ]<z(Rmn`Q  
    +( (31l  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 =9@yJ9c-  
    i1 Sc/  
    缝宽10—190nm权重1e20 G6bg ~V5Q:  
    iC2nHZ*,  
    优化函数定义： &/FwV'  
    1)r_h(  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） Bzt`9lg  
    (uc)^lfX  
    ——偏振对比度大于50（全波段） p+D 6Z'B  
    _VJwC|  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 { 4{{;   
    =}lA|S  
    Z*3}L  
    选择下山简法进行局部优化。 ?^ 5*[H  
    ?Gw89r  
    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。 XB 7^Ka  
    n{ WJ.Y*  
       / {~h?P}  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ]}y'3aW  
    [ [CXMbD`*  
    优化过的参数为： ]arskmB]  
    ,X6j$YLWp  
    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% dph6aN(49  
    _\;# a  
    结论： SnU{ZGR>sP  
    DQnWLC"u  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ;>Qd )'  
    UH|.@7w  
    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。 (.+n1)L?  
    1\{F.v  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 RyD$4jk+T"  
    QQ：2284816954 备注：光学     Isb^~c_P  
     
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