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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 32<D9_  
     z6C(?R  
    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。 GQn:lu3j:  
     )6C+0b*  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 z{ :;Rb  
     w,LmAWZ4Y  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 { uaDpRt  
    gCb+hQq\  
    相关案例：100.01,101.01 5'I+%66?h$  
      7;fC%Fq  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 _TOWqV^  
     78uImC*o  
    建模任务： 4SJ aAeIZ  
     QDg5B6>$  
    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。 P3&s<mh  
     D4!;*2t  
    0%rDDB  
    优化目标： -[L\:'Gp5  
    @%Ld\8vdfJ  
    —TE模偏振光的透过率最大化 pT]hPuC  
     _xaum  
    —TM模偏振光的透过率最小化 'K?h6?#  
     j2MA['{  
    优化函数： (@+pz/  
     $72eHdy/yl  
    —最小化TE的透过率 @-!P1]V|  
     4d@yAr}  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） Y,)(Q  
    x|rc[e%k  
     lPR=C0h}@  
       3\XNOJH  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 w*VN =  
    L/tpT?$fi  
     NZvgkci_(u  
    !E 5FU *s  
    优化的自由变量为： :W*yfhLt  
    u /F!8#  
    —缝宽：10—190mm F?Lt-a+  
     avRtYL  
    —光栅深度：20—200nm ,<rC,4-F<  
     lFBpNUnzU  
    优化算法： *#Cx-J  
     _`udd)Y2  
    —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。 +#FqC/`l  
    —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。 kXwAw]ogN  
     U#[&(  
    光路流程图和偏振分析器： hJEd7{n  
     P51M?3&=l  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 pWV_KS  
     Fc1!i8vv  
    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。 j&d5tgLB  
    H -Mb:4  
    Parameter Run 的全局搜索： JQ1MuE'  
     MbRTOH  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 V+E8{|dYL  
     d+q],\"R  
    Parameter Run 设置 _re# b?  
     +F8{4^w1  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； |(>`qL{|  
     Dp([r  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； G"<#tif9K  
     b)d;eS  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 fN&\8SPE  
     E!9WZY  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 %biie  
     g< j)  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 [CJ<$R !  
    优化函数依据迭代次数进行显示： fqgp{(`@>  
    !Y~UO)u2  
    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。 Ln h =y2  
     <YaTr9%w  
    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。 f% pT-#  
     {18hzhs  
    参数构成： Bh3F4k2bg7  
     pm6#azQ  
    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%； G4cgY|71  
    i>Q!5  
      
    ;'7(gAE  
    局部参数优化： ` B)@  
    /$c87\  
    使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 l0Q5q)U1A  
    2ioHhcYdJU  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； :$k*y%Z*N&  
    oYqH l1cs  
    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。 CP7dn/  
    ]fM|cN8(zM  
    E4 X6f  
    "-Q+!byh  
    参数定义： xo[o^go  
    b84l`J  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 _(N+z.  
    f^F;`;z  
    缝宽10—190nm权重1e20 rwP#Yj[BK+  
    -<#) ]um  
    优化函数定义： e5' I W__  
    4aXIRu%#7  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） ,H]%4@]|o  
    ,2FK$: M\  
    ——偏振对比度大于50（全波段） [Hh-F#|R  
    enQ*uMKd^  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 "_WN[jm  
    :G _  
    Nr4}x7  
    选择下山简法进行局部优化。 l2 .S^S  
    T\l`Y-vu  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 _uIS[%4g  
    c*IrZm  
       *[si!e%  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Z [!"x&H]h  
    0m_yW$w  
    优化过的参数为： J"r?F0  
    BSm"]!D8*  
    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% :33@y%>L  
    }N g P`m  
    结论： #mQ@4k9i  
    '_c/CNs  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 kdNo<x1o  
    6v)TCj/  
    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。 bzi"7%c  
    AB3_|Tza~&  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 :v^/k]S  
    QQ：2284816954 备注：光学     f.6>6%l  
     
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