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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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    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 iz[gHB  
     uaPx"  
    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。 r6.d s^  
     hpbf&S4  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 /n,a?Ft^N)  
     B4H!5b  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 |V,<+BEi  
    Ri7((x]H"  
    相关案例：100.01,101.01 GZ#aj|  
     Sv[5NZn0&  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 >l5$9wO  
     [:EvTY  
    建模任务： _8?o'<!8?^  
     2t#L:vY  
    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。 eVh - _  
     $iw%(H  
    QO;4}rq  
    优化目标： `)$_YZq|SR  
    b7:0#l$  
    —TE模偏振光的透过率最大化 N:5[,O<m_  
     6sfwlT  
    —TM模偏振光的透过率最小化 }Fb!?['G5  
     xyh.N)  
    优化函数： Q;/a F`  
     WgQBGch,!  
    —最小化TE的透过率 q OhO qV  
     GIwh@4;  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） qCQ./"8  
    uKr1Z2  
     BRRj$)u  
       j Ch=@<9  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 .p` pG3  
    ,El!fgL  
     Q 9F)  
    ?uLeFD  
    优化的自由变量为： _"a=8a06G  
    #o`Ny4sq/  
    —缝宽：10—190mm QCOo  
     |,C#:"z;  
    —光栅深度：20—200nm .x83Ah`  
     V >-b`e  
    优化算法： I3b"|%  
     RzKb{> ;A  
    —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。 iP@6hG`:  
    —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。 sy* y\5yJ  
     Y-!YhWsS  
    光路流程图和偏振分析器： $D1w5o-  
     bzpFbfb  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 knp>m,w  
      (t^n'V  
    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。 S^I,Iz+`S'  
    >H][.@LyR  
    Parameter Run 的全局搜索： \;5\9B"i  
     s54nF\3V  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 +|cI:|H>  
     c~}l8M %  
    Parameter Run 设置 }=](p-]5  
     g\fhp{gWB  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； $RX'(/  
     Z3KO90O!8  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； +FG$x/\*0  
      gJN0!N'  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 :;;E<74e i  
     :Sg&0Wj+#j  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 d[gl]tj9  
     jR ~DToQ  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 uLeRZSC  
    优化函数依据迭代次数进行显示： ^?"\?M1  
    >c8GW >\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。 +>^7vq-\'  
     ,V] ]: eR  
    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。 &$FvWFRh#  
     6(&Y(/  
    参数构成： Lz9#A.  
     G`h+l<  
    缝宽50nm，规划深度200nm；最小TE透过率72.7%；最小偏振对比度62；TE透过率均匀误差7%； ^WYQ]@rh3  
    ;#+0L$<t  
      
    <~emx'F|  
    局部参数优化： ZM#=`k9  
    jF"YTr6  
    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。 @~ Dh'w2q  
    W`rNBfG>  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； [s1pM1x  
    Z,7R;,qX  
    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。 Cr/`keR  
    DC+wD Bp;  
    1nhtM  
    X&m'.PA  
    参数定义： N^0uit  
    2(!fg4#+  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 (P|~>k  
    !<@J6??a}s  
    缝宽10—190nm权重1e20 Oc?+M 5  
    eL D?jTi'  
    优化函数定义： .ae O}^  
    KLQTKMNv  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） bF}V4"d,B3  
    D<{{ :7n  
    ——偏振对比度大于50（全波段） NF$\^WvYSP  
    O%!5<8Xrb  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 .y5,x\Pq(  
    ~`#-d ^s:  
    KGHq rc  
    选择下山简法进行局部优化。 l7[7_iB&E  
    7cg*|E@  
    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。 nQK|n^AU/  
    1r)kR@!LNG  
       ^t "iX9  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 "I- w  
    h #Z4pN8T3  
    优化过的参数为： RuW!*LI  
    n_D8JF  
    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% %~ |HFYd  
    ) iQ   
    结论： [f~N_G6I^o  
    4pz|1Hw7  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 M&Y .;  
    wRNroQ  
    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。 lt'I,Xt  
    vm23U^VJ  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 HHk)ZfWRo  
    QQ：2284816954 备注：光学     `:{B(+6  
     
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