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案例315.01:光栅起偏器的参数优化
$cRcap >}-~rZ 这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 \w{@u)h !a' K & 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 ?"()>PJx ?F!EB4E\y} 所需工具箱:高级光栅工具箱 P#AAOSlLV \BN|?r$a 相关案例:100.01,101.01 ~Y\QGuT 4st~3,lR$ 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 w@87]/ 4Rq RxlszyE 建模任务: 6{5q@9F N YCj; ,V 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。 7sj<|g<h(_ uK$=3[;U/! qIB>6bv#x 优化目标: x}v1X`6b *y)4D[
z- —TE模偏振光的透过率最大化 IeO-O'^&` :9(3h" —TM模偏振光的透过率最小化 +c-6#7hh smQ4CLJ 优化函数: aL88E
%,33gZzf —最小化TE的透过率 ]PeLcB F;pTXt}?5 —最小化偏振度(要求>50:1) 3 t/ R 2M L_E^}^1!
DP|TIt ,Rl ):/,w!1 —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 :M@MmpPh DLU[<!C
Sbp g4Y) Bz 优化的自由变量为: ])eOa% <'W=]IAV —缝宽:10—190mm YdK_.t0Mu +-U@0&Y3M —光栅深度:20—200nm w-r_H!- =D{B}=D\IM 优化算法: ]y.Rg{iv nHnk#SAAu —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。 w
nWgy4: —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。 yDzdE; %Nl`~Kz9U 光路流程图和偏振分析器: o\&~CW~@~ C9o$9 l+B 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 jH(&oV %?Rs*-F.~1 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 ~xw5\Y^ ]\7lbLv Parameter Run 的全局搜索: Sobtz}A* d`85P+Qen| Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。
^,+nef?= mqdOu{kQ Parameter Run 设置 n"iNKR>nW ,6DD=w 0r 缝宽:10—19nm 步长10nm; >'N!dM.+9 *
flW L 规划深度:20——200nm 步长10nm; `v~!H\q m*`cuSU|o 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 -xz|ayn sllzno2bU 在自由参数模块中选择深度和缝宽。
h20Hg|
IJ0#iA. T 使用扫描模块进行参数联合调查。 wDMjk2YN 优化函数依据迭代次数进行显示: 3^XVQS*** |gW
左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 V'j@K!)~xR 5Q|sta! TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 _PV*lK= U_l7CCK + 参数构成: kQIfYtT !9DX=? 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; U-eI\Lu %&tb9_T)d gJh}CrU- 局部参数优化: Sl"BK0:%7 }"n7~| 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 Ib6(Bp9.L N 'i,> 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; =e{.yggE Yy hny[fa9 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 q? 9GrwL8F \Tyf *:_F> [zQWyDu > ws!5q 参数定义: ZE
rdt:w AWT"Y4Ie 规划深度为20-200nm,权重1e20 O |WbFf iDw.i"b 缝宽10—190nm权重1e20 t.)AggXj# 7}%H2$Do 优化函数定义: O,|\"b1( \2>?6zs ——TE效率最小值被最大化(全波段) Bc<n2 C0 M|8
3HTJ ——偏振对比度大于50(全波段) AkA!:!l 0%
+' ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 MwAJ( ^C7C$TZS aMJ;bQD
选择下山简法进行局部优化。 MMgx|" A=X-;N# 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。 %i"}x/CD[ [7.agI@= f-D>3qSS 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 1TZPef^y
\bold" 优化过的参数为: 7@l<?
( pj;
I)-d/ 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% k. GA8=]> x8\<qh*: 结论: rwgsXS8W6 wa ky<w, 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 >DP:GcTG L/i(KF{ 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。 eFFc 9'o [s}/nu~U 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 :1;Q(9:v QQ:2284816954 备注:光学 /g76Hw>H
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