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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 }
TUr96 7vZO;FGtG 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。 "B:FSWM_- p[P#! 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 K^<?LXJF [mv? \HDa~ 所需工具箱:高级光栅工具箱 zn-=mk;W Dc0=gq0 相关案例:100.01,101.01 )
Z3KO }T$BU>z33N 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 D'!JV1Q r =x"E$ 建模任务: A2gFY} < +* 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。 WOj}+?/3 R CsZm8oL$ [j/|)cj 优化目标: FUL3@Gb$UV S'HA] —TE模偏振光的透过率最大化 R*bx&..< CjPdN#*l —TM模偏振光的透过率最小化 M#4;y,n<k 2z
!05]B% 优化函数: 3}\ z&| goiI*"6M —最小化TE的透过率 me2vR# @@*x/"GJG —最小化偏振度(要求>50:1) K@=u F1? 82,^Pu
>g !Z|ju =aB+|E —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ?{ '_4n3O By6O@ .\V
_}[WX[Le{ XFoSGqD 优化的自由变量为: Ut2T:%m{ ^J> m4` —缝宽:10—190mm _k]R6V: bxYSZCo* —光栅深度:20—200nm 5nib<B%<V fSd|6iFH 优化算法: 5xr>B7MRM? gnZ#86sO —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 KgM|:' —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 ZgEV-.>P e~
OrZhJ=_ 光路流程图和偏振分析器: ]d(Z% 69$R. 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 }^$#vJ(a7K K@e2%hk9x 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 EoutB Vm 873 bg|^hs Parameter Run 的全局搜索: v\bWQs1 }JtcAuQt Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 neu<zSS rPy,PQG2w Parameter Run 设置 Ju#j%! wg[
+NWJ 缝宽:10—19nm 步长10nm; r&xIVFPI[ GmNCw5F 规划深度:20——200nm 步长10nm; O9N!SQs80 'eBD/w5U 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 \y271}' ;B
| 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 LodP,\T }.D18bE( 使用扫描模块进行参数联合调查。 3c#^@Bj(-e 优化函数依据迭代次数进行显示: \YJQN3^46> +a,#BSt 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 wM[Z 0*K ^!
h3#4 TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 "Ia.$,k9 IR3SP[K" 参数构成: 7_3
PM
3C fcp_<2KH 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%; f9UDH8X -}4CY\d6' HABUf^~- 局部参数优化: P%&|?e~D^ "
]k}V2l 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。 .= ~2"P ?99r>01> 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; OH`zeI,[* H/`@6, j 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。 dY.X/f 2V;{@k P=}dR&gk' NApy(e5% 参数定义: 7)}_'p vK/`or3U 规划深度为20-200nm,权重1e20 D]fgBW- wvisu\V 缝宽10—190nm权重1e20 oH4zW5 )%p46(] 优化函数定义: \s)$[pAF Pbbi*&i ——TE效率最小值被最大化(全波段) J*K=tA vv)O+xt ——偏振对比度大于50(全波段) ^GYVRD f'"PQr^9 ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 yz,_\{} "x]7et, 6yUThv.G# 选择下山简法进行局部优化。 8cvSA&l(D tU Je-3, 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 hFtjw6 L$"x*2[A F@ |( 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 d14@G4#Bd p;7wH\c 优化过的参数为: IDF0nx] 90F.9rh 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% =n=!s{A:t e\aW~zs 2 结论: 'S74Ys=-0 fUis_?! 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Zw4%L? r$M<vo6C Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 '-~J.8-</ m@I}$ 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 XmwR^ QQ:2284816954 备注:光学 UWqiA`,
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