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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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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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