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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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    光币
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    光券
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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 Z+h7 0,|  
     .KwuhmR  
    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。 [&O:qaD^  
     V~uA(3\U  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 p?`|CE@h7  
     ,ov v  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 ]Buk9LTe  
    KiRt'  
    相关案例：100.01,101.01 2Ws/0c  
     (=3&8$  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 "<n"A7e  
     f29HQhXqS  
    建模任务： YV_I-l0  
     w2C!>fJ]1  
    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。 Z$m2rZ#  
     PuoJw~^h  
    ZX5A%`<M  
    优化目标： ,%b1 ]zZQ  
    (!&O4C5  
    —TE模偏振光的透过率最大化 a ~iEps  
     ht74h  
    —TM模偏振光的透过率最小化 l<MCmKuYp  
     d(B;vL@R2V  
    优化函数： ?[4khQt  
     !)*T  
    —最小化TE的透过率 o)' =D(  
     o? xR[N-J  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） <~8f0+"  
    d8q$&(]<  
     ]H9HO2wGQ  
       g:e8i~  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 @LMV?  
    +?m=f}>W1  
     96V, [-arf  
    _2n/vF;I+_  
    优化的自由变量为： 90(oV&  
    J<$'^AR9"q  
    —缝宽：10—190mm /s0VyUV=  
     {ZYCnS&?CL  
    —光栅深度：20—200nm h|>n3-k|p  
     laL4ez  
    优化算法： eMd1%/[  
     DmpJzH j|  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 5lA 8e  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 6!=9V0G~  
     P>,D$-3  
    光路流程图和偏振分析器： E2/U']R  
     eOmxA<h  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 M@z/ gy^  
     gR6T]v  
    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。 ?lna8]t  
    !-o||rt  
    Parameter Run 的全局搜索： =,;3z/k%  
     ,&l*AB!  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 G uI sM  
     w`Aw+[24  
    Parameter Run 设置 fOfz^W  
     zW&O>H  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； 3~09)0"!d  
     'GO..m"G  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； IIEU{},}z  
     2Yf;b9-k  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 !Y i<h/:  
     5DBd [u3  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 _4#psxl[M  
     |,~A9  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 (NV=YX?s  
    优化函数依据迭代次数进行显示： }XE/5S}D  
    b#'a4j-u  
    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。 Mj;'vm7#'  
     )bg,rESM  
    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。 6Z}))*3 9  
     l;FgX+)  
    参数构成： jJnBwHp  
     i-W2!;G  
    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%； 'bO? =+c  
    *\+ 'tFT6  
      
    @Oay$gP{T  
    局部参数优化： JKbB,  
    Mo=-P2)>lt  
    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。 9!C?2*>A P  
    d> AmM!J  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 6Izv&  
    6%y: hLT  
    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。 k&;L(D  
     ?wY.B  
    WSwmX3rn  
    (3*Hl  
    参数定义： :!\./z8v  
    ~q>ilnL"h  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 m 1;jS|  
    uV:;y}T^Z  
    缝宽10—190nm权重1e20 #8|NZ6x,  
    a5&j=3)|  
    优化函数定义： AVZ@?aJgF  
    ^;_b!7*  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） u^p[zepW\  
    FvP1;E  
    ——偏振对比度大于50（全波段） %;J`dM  
    #pFybk  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 M 4?3l  
    xI8*sTx 6  
    @jeV[N,0  
    选择下山简法进行局部优化。 Br??Gdd  
    ITiw) M  
    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。 96j2D8=w  
    \ed(<e>  
       uIwyan-  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 OR{"9)I  
    pn|{P<b\  
    优化过的参数为： = ByW`  
    ?H?r!MZ%  
    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% ;0E 4S  
    ~3 (>_r  
    结论： &x  #5-O'  
    Bnv%W4  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 {BU,kjv1g  
    DK1)9<  
    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。 0qd`Pf   
    us+adS.l&  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ,-Gw#!0  
    QQ：2284816954 备注：光学     E~Nr4vq  
     
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