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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 K1/ U (A  
     n'q aR<bY  
    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。 BHEs+ e0  
     2@rp<&s  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 _MGNKA6JI  
     t#a.}Jl  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 uPI v/&HA  
    <_=JMA5  
    相关案例：100.01,101.01 a:=q8Qy  
     #c6ui0E%;t  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 "w>rlsT<O  
     ixIh T  
    建模任务： (irk$d %  
     (}9cD^F0n  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 >?^~s(t  
     &\JK%X.Jlt  
    W/b"a?wE{  
    优化目标： ll^Th >  
    UAnB=L,.\  
    —TE模偏振光的透过率最大化  -0{T  
     R1I I k  
    —TM模偏振光的透过率最小化 i6-wf Gs;  
     <]Ij(+J;  
    优化函数： `6 |i&w:b  
     qlz( W  
    —最小化TE的透过率 Y'tqm&}  
     l0qdk #v  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） H+S~ bzz  
    59&T/  
     ?|D$#{^  
       lt@  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 5}vRo;-  
    `4q5CJ2  
     ( rA\_FOJ  
    )2iM<-uB  
    优化的自由变量为： ;X?Ah  
    Dj-\))L  
    —缝宽：10—190mm B'WCN&N  
     4yA9Ni  
    —光栅深度：20—200nm l.__10{  
     A[sM{i~Z  
    优化算法： ,Y+r<;  
     hQgk.$g  
    —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。 YQN]x}:E+4  
    —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。 #6Efev  
     {0NsDi>(2  
    光路流程图和偏振分析器： #rn4 $  
     "D ts*  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 !Z<mrr;T@  
     /0 B07B  
    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。 blKDQ~T2  
    'Z*\1Ci  
    Parameter Run 的全局搜索： t*Z .e.q+  
     _aXP ;kFMi  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 !(MA5L-  
     kcq9p2zKv  
    Parameter Run 设置 ZYwBw:y}y  
     f"5lOzj`C  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； ^]#Ptoz^(l  
     EuKrYY]g  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； B#qL$M,|  
     boC>N   
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 -dc5D@4`#s  
     OBKC$e6I  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Pqr Ou  
     *@bg/S K%  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 sUyCAKebRr  
    优化函数依据迭代次数进行显示： #K<=xP  
    ~,1-$#R  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 2g ?Jb5)  
     ??$i*  
    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。 DU*g~{8T$  
     jt'Y(u]2  
    参数构成： %mB!|'K%  
     |k7ts&2  
    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%； Gg}LC+Y  
    3I U$  
      
    q^jqLT&w  
    局部参数优化： 5fvUv"m  
    ?v)"%.  
    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。 .=b +O~  
    TeGLAt  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 6,g5To#vw  
    N) V7yo?  
    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。 VxPTh\O*[  
    ys.!S.k+  
    ,h wf  
    GH; F3s  
    参数定义： g`~lIt [=  
    {Gb)Et]<  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 1CS]~1Yp:  
    X/;"CM  
    缝宽10—190nm权重1e20 K&Wv.}=V  
    !g8.8(/t)  
    优化函数定义： @=<TA0;LL  
    j9L+.UVI,  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） ,rl <ye*&  
    d,Dg"Z  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 7"CH\*%  
    EH!EyNNb  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 Nh7!Ah  
    }Bod#|`  
    d8BK/b  
    选择下山简法进行局部优化。 `w+9j-  
    n`I jG  
    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。 o}^vREO  
    hDkqEkq1R  
       ~E6+2t*  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ofrlTw&o  
    e[ k;SSs  
    优化过的参数为： XY t8vJ  
    0R^(rE"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% 4z 3$  
    Mp @(/  
    结论： Z FrXw+  
    Vqp.jF1|  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 "?0 G^zu  
    ^5@"|m1  
    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。 7Caap/L:  
    Zz*mf+  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %Ja{IWz9L  
    QQ：2284816954 备注：光学      AQNx%  
     
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