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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 X>,A o}D![/ 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。 rG6\ynBX% EZj1jpL 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 c ~Kc7}I 4F#%f#" 所需工具箱:高级光栅工具箱 rxE&fjW h7W}OF_=y 相关案例:100.01,101.01 &=w|vB)(p VTw/_Hf2p 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 'D6
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`Oa> 建模任务: SGf9U^ds fPQ|e"? 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。 uLW/f=7L [MmM 9J[" UxqWnHH.` 优化目标: $WaZ_kt zO.6WJ —TE模偏振光的透过率最大化 MUwVG>b8J~ }98-5'u.X —TM模偏振光的透过率最小化 r%-n*_?.s "iek,Y}j7 优化函数: #93}E
Y P;GprJ`l —最小化TE的透过率 <94WZ?{p u4"r>e6_B —最小化偏振度(要求>50:1) U$J5r+> l9Pu&M?5
wRbw CA^.?&CH^O —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 fN[n>%)VO< R}k69-1vL
M&e8zS P9yw&A 优化的自由变量为: qJ Gm8^b- .<w)Bmh —缝宽:10—190mm `o-*Tr 2PBepgQyPU —光栅深度:20—200nm H m8y]>$ 1v]t!}W:6 优化算法: ;,`]O!G:P h AAU ecx —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。 G"Pj6QUva —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。 yBe(^ n @_O3&ZK 光路流程图和偏振分析器: J|?[.h7tO IUawdB5CB 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 LDX y}hm) y:9?P~ 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。 )52#:27F |Gc&1*$ Parameter Run 的全局搜索: #M:B3C!ouY RAOKZ~` Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 iiN?\OO^~ gvr]]}h:O Parameter Run 设置 Hdna{@~ *-7fa0< 缝宽:10—19nm 步长10nm; kA,4$2_o I+~\
w N 规划深度:20——200nm 步长10nm; @>Ek '~m !qS05 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 JU2P%3 PL!tk^;6- 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 o@',YF>OQ `\e'K56W6 使用扫描模块进行参数联合调查。 *vD/(&pQ1: 优化函数依据迭代次数进行显示: j]Ua\|t %&2B 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 SZE `J:w 7YD\ !2b TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 2{gwY85: n4R]+&* 参数构成: V^WQ6G1 -G!6U2*# 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; 8_Jj+ BArJ"t*/z D/*vj| 局部参数优化: !,R
HFv?s 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 C?(y2p`d\ i
_8zjj7 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; \CDAFu# DbQBVy 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 Sn0Xl3yr
'l8eH$ %Au T8 qb9}&'@: 参数定义: pBvo M={2! p>!1S 规划深度为20-200nm,权重1e20 qjzZ} R rxRa[{Z 缝宽10—190nm权重1e20 &!4(
0u <G&WYk%u* 优化函数定义: XCV0.u| L#[HnsLp_ ——TE效率最小值被最大化(全波段) 65uZLsQ 01-p
`H+ ——偏振对比度大于50(全波段) 5#P: "U D.
77WjwQ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 ?DJuQFv l#mtND3 vW9^hbdx 选择下山简法进行局部优化。 $`ON!,oa RLv&,$$0 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。 y+l<vJu $B*qNYpPy. |_!PD$i- 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 `Nkx7Z~w: nIG[{gGX 优化过的参数为: |WQD=J%~( ZV0)
."^Z 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% [;)~nPjI }'%$7vL`Ft 结论: {|G&W^` 1LV|t+Sex 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 #@IQlqJfY7 O2/%mFS. 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。 oC5gME"2 t!NrB X 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %`bLmfm QQ:2284816954 备注:光学 }o~Tw?z-|
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