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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 m\h/D7zg  
     FT1h\K|a  
    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。 )U`"3R  
     yn0OPjH  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 3&D;V;ON}_  
     F Ty`#*7Ul  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Y2 &N#~l*  
    959i2z  
    相关案例：100.01,101.01 NX$S^Z\QI  
     N#;k;Z'iL  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 w$9aTL7  
     fb5]eec  
    建模任务： xg}RpC!  
     nb:J"  
    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。 <By R!Y  
     e!wS"[,  
    d9XX^nY.  
    优化目标： y)W.xR  
    ! af35WF  
    —TE模偏振光的透过率最大化 <}RU37,W  
     $X %GzrN  
    —TM模偏振光的透过率最小化 l-yQ3/:  
     Ve,_;<F]S  
    优化函数： s D] W/  
     *v'&i) J  
    —最小化TE的透过率 \o^M,yI  
     ,Ty>sZ#/fz  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） yA%(!v5UT  
    ?-,v0#  
     P-L<D!25  
       5|ih>?C/(  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 b;&J2:`  
    =:U63  
     ;T}#-`O_Im  
    VT1W#@`e-  
    优化的自由变量为： B.&ly/d  
    eR(PY{  
    —缝宽：10—190mm o y! W$ ?6  
     . `lcxC  
    —光栅深度：20—200nm I"E5XVC);  
     tw8@&8"  
    优化算法： tr2@{xb  
     #F5O>9hA  
    —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。 jxL5L[  
    —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。 >2 gemTy  
     Tx35~Z`0  
    光路流程图和偏振分析器： m,3?*0BMp=  
     yzhr"5_  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 :N#gNtC)b  
     ZoB?F  
    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。 xW{_c[oA  
    +/q%29-k  
    Parameter Run 的全局搜索： b1>%%#  
     0-EhDGa]r  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 t#kR@t+6$\  
     0fnd9`N!0  
    Parameter Run 设置 ~130"WQ;  
     Tn[DF9;?  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； "])X0z yM  
     u>H^bCXI  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； \>w[#4`m  
     h2+vl@X  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 =^4 vz=2  
     Kz!-w  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 s4lkhoN\t  
     no+{9Uf  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 *&>1A A  
    优化函数依据迭代次数进行显示： $O&P@8:Z  
    +Ij>\;vM"  
    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。 |sHIT<=m  
     Wx~ 0_P  
    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。 w :Fes  
     {mF:m5e  
    参数构成： a3 wUB  
     5xP\6Nx6&5  
    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%； ["GC   
    fR!'i):u  
      
    wFpt#_fS  
    局部参数优化： 4xU[oaa  
    Yd lXMddE  
    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。 5KU}dw>*g  
    :h?"0,  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； Uf{cUY,j_  
    =ji p* E^  
    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。 2|(J<H  
    BBnbXhxZ  
    R3wK@D  
    "ji4x y  
    参数定义： }u5;YNmXxF  
    ^-PlTmT  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 gIep6nq1`|  
    ~\}%6W[2  
    缝宽10—190nm权重1e20 83:m 7;  
    A/%K=H?  
    优化函数定义： ~R7rIP8Wr  
    2pH2s\r<UJ  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） =&xamA)  
    S #%'Vrp  
    ——偏振对比度大于50（全波段） .Ff;St  
    ?s#DD,  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 P~iu|j  
    lh3%2Dq$  
    \TkBV?W  
    选择下山简法进行局部优化。 wx BQ#OE  
    YMad]_XOP  
    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。 {;);E  
    `,Q uO  
       TLl*gED  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 k uU,7 <o  
    :}FMauHh  
    优化过的参数为： {_|~G|Z  
    Sm;&2"  
    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% YN9ug3O+  
    u2y?WcMv  
    结论： \06fP4?  
    1\{0z3P  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 b\"JXfw  
    GKH 7Xx(  
    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。 'CjcOI s  
    yp wVzCUG  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 i*..]!7e  
    QQ：2284816954 备注：光学     ik_Ll|  
     
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