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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 0C;Js\>3]  
     Ni8%K6]z  
    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。 [[HCP8Wk   
     9N `WT=  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 F!3p )?  
     ~5&B#Sm[G  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 wo+`WnDh  
    [(2^oTSRaq  
    相关案例：100.01,101.01 ZJF"Yo  
     o{>4PZ}=g  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 qdLzB  
     wK0x\V6dJ  
    建模任务： &c 2Qa  
     O}%E SAB  
    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/\pqH  
     e/cHH3 4  
    "n]x%. *  
    优化目标： GMg! 2CIU  
    k,$/l1D  
    —TE模偏振光的透过率最大化 hP8w3gl_  
     Zr1"'+-  
    —TM模偏振光的透过率最小化 #q K.AZi  
     JN:L%If  
    优化函数： z Ohv>a  
     -8l(eDm"m  
    —最小化TE的透过率 lX%-oRQ/os  
     W**[:n+  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） i3mw.`7  
    a_bZT4  
     XlD=<$Nk7  
       Zo-,TKgY'  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 jI'?7@32`  
    q6N{N>-D  
     z6}p4  
    gaQ E'qp>  
    优化的自由变量为： |JR`" nF`  
    bl&9O  
    —缝宽：10—190mm u:']jw=f  
     oQrfrA&=M  
    —光栅深度：20—200nm \9@}0}%`  
     w>\oz  
    优化算法：  ]Tb?z&  
     T[^&ZS]s  
    —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。 hSxK*.W*3  
    —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。 <{8x-zbR+  
     EZ{{p+e ^  
    光路流程图和偏振分析器： Zyr| J!VF  
     )b (+=  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 %,1TAmJfHa  
     /k ?l%AH  
    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。 b:'8_jL  
    iDX<`)  
    Parameter Run 的全局搜索： 0 LXu!iix  
     yUf`L=C:  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 x0>N{ADXQ  
     -fV\JJ  
    Parameter Run 设置 % >a /m.$  
     -W.-m2:1  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； J/D~]U  
     =BN<)f^*s  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； "=+i~N#Sc  
     JL!^R_b&c  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 j:uq85 s  
     )7!,_r  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 !~RK2d  
     v FQ]>n X  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 E+EcXf  
    优化函数依据迭代次数进行显示： Nt_sV7zzb  
    KPDJ$,:  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 @aN~97 H\  
     cAGM|%  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 ^t71${w##  
     l" ~ CAw;  
    参数构成： a!4p$pR  
     wSCI?  
    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%； 8@+<W%+th  
    Yc?S<  
      
    Mv/ SU">F  
    局部参数优化： o<p4r}*AVJ  
    sw}^@0ua=  
    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。 `Ix`/k}  
    rQNm2h  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； & ^1 b]f  
    9=6BQ`u  
    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。 4,W,E4 7  
    )Ghw!m  
    ,SIGfd  
    /=l!F'  
    参数定义： 4 ;)t\9cy_  
    vol (%wB  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 9@lG{9id?  
    3!cenyE  
    缝宽10—190nm权重1e20 etX(~"gG_  
    6< -Cpc  
    优化函数定义： yK9EHJ$  
    %XBTN  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） q&3(yhx  
    W5Jy"]^I  
    ——偏振对比度大于50（全波段） zsd<0^ p\{  
    v5e*R8/  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 -R1;(n)  
    8[t*VIXI  
    {|OXiRm'  
    选择下山简法进行局部优化。 e2G;_:  
    4Ozcs'}  
    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。 pZ[|Q2(  
    pbqk  
       A7XA?>~+|  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ^x/D8 M  
    fWWB]h  
    优化过的参数为： 1#;^ Z3  
    .X(qs1  
    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% Khv}q.)F  
    C2zKt/)A  
    结论： M&q~e@P  
    `-cw[@uD  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。  !a\HdQ  
    }X=c|]6i^  
    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。 Voq/0,d  
    ZQir?1=  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 'r_Fi5[q  
    QQ：2284816954 备注：光学     0t"Iq71/  
     
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