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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 [C~fBf5 g&Z"_7L~ 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。 O97VdNT8 Dq|GQdZ>o 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 yGRR8F5>( E\ tL 所需工具箱:高级光栅工具箱 ^Fn%K].X Hyf"iYv+ 相关案例:100.01,101.01 '[%jjUU d60c$?"]a( 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 nQ|GqU\oA wXz\NGW 建模任务: |ribWCv0 S,XKW(5 平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅,基底为融石英,产生TE模的起偏。 U4=]#=R~o 2bkJ /u`i nkTYWw 优化目标: iZC>)&ax F9%,MSt —TE模偏振光的透过率最大化 ~)_K"h.DY }*h47t} —TM模偏振光的透过率最小化 3+e4e _FT6]I0 优化函数: h
5Hr[E1 ea2 `q —最小化TE的透过率 04~}IbeJ |88CBiu} —最小化偏振度(要求>50:1) (nq^\ZdF jKS!'?
W8y$Ve8m ndqckT@93 —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 7H4L-J3 +^Fp&K+^
7N|
AA^I -A}zJBcR 优化的自由变量为: 7 I@";d8~ Yc|uD-y —缝宽:10—190mm &f"T,4Oh
f\ 'T_ —光栅深度:20—200nm ~}K{e _H8*ReFG 优化算法: S!`:E )(lJT&e —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。 Ia#"/`|| —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。 _W}(!TKO XC2FF&B& 光路流程图和偏振分析器: fgmSgG"b zSKKr?{ 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 JYQ.EAsr! >nK%^T 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。 Y[@0qc3UO O>%$q8x@i Parameter Run 的全局搜索: 9n"V\e_R C B/r]+4 Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 2QL?]Vo +j.qZ8 Parameter Run 设置 t0.;nv@A0 e}e6r3faz 缝宽:10—19nm 步长10nm; y6FKg) _4v"")Xe 规划深度:20——200nm 步长10nm; 8ljuc5,J <aXoB*Y
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 W~yLl% zqf[Z3 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 !b63ik15O~ U<rI!!#9 使用扫描模块进行参数联合调查。 8SZK:VE@ 优化函数依据迭代次数进行显示: *QE"K2\5 {[P!$
/ 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。 G|*G9nQ qe%V#c 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。 -?z\5z nmg{%P 参数构成: |z*>ixK >Nh`rkR2[ 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%; WqQU@sA Ha)np lE'wfUb 局部参数优化: qnXTNs
?b p/&HUQQk 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。 96}eR, uY]0dyI 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; V^sc1ak1Q i?-Y 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。 0>FE% 'Wp@b678 ;MPKJS68@ kP^*hO!% 参数定义: w.^yP7: O aaH$B 规划深度为20-200nm,权重1e20 8wmQ4){ V;;#/$oU:4 缝宽10—190nm权重1e20 .&|L|q} (O0byu} 优化函数定义: NzlAC v2>Z^ ——TE效率最小值被最大化(全波段) M*`hDdS 8UM0vNk ——偏振对比度大于50(全波段) #xp(B5 ~OCZz$qA ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 ]0-<> YPEnNt+ D/:3RZF 选择下山简法进行局部优化。 T1zi0fa' 6$RpV'xz 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。 taDQ65 :0I
l|aB Hi8Y6|y$D 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 C:j]43` &*gbK6JB 优化过的参数为: &,MFB Ct!S Tk[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% V3uXan_ l"\uf(0K 结论: l1r_b68 wOg,SMiq 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 i}lRIXjdV -;Uj|^ 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。 >rf5)Y~f (p,}'I#i* 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 8Z8Y[p QQ:2284816954 备注:光学 |^Kjz{
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