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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 Er:?M_ev >1irSUj"~ 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。 F X1ZG! } i)$n(A)K 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 YY4-bNj[p VLg
EX4 所需工具箱:高级光栅工具箱 %xyX8c{sP I]J*BD#n. 相关案例:100.01,101.01 =j
/hl M\+* P,i 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 Lg`Jp&Kg EkKnUD 建模任务: H.J5i~s
22KI]$D#f 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。 )3z]f2 yNJAWM7 eE/%6g 优化目标: jlKGXD)Q[ HrqF![_ —TE模偏振光的透过率最大化 8h?X!2Nq #DP7SO —TM模偏振光的透过率最小化 ^,2c- dNVv4{S 优化函数: =!-5+I#e .)8 —最小化TE的透过率 ]?9[l76O7 D)&o8D` —最小化偏振度(要求>50:1) H^CilwD158 [7"}=9
FyEDt@J <qiICb)~ —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 /?zW<QUI `h;}3r#R{
g^o_\hp j=.g:&r) 优化的自由变量为: qCJ=Z yCM{M —缝宽:10—190mm 2Yyb#Ow o*7y ax —光栅深度:20—200nm gB CC hBCR]='] 优化算法: -Q`Cq|s W<gD6+=8 —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。 u"F;OT\>g —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。 x9`ZO<L$ h1%y:[_ 光路流程图和偏振分析器: L^KdMMz; l:tpL(% 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 AZ8UXq 1e$[p[ 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 `QCD$= |z7dRDU}] Parameter Run 的全局搜索: VA]ZR+m rZ866\0 Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 *Pb.f >1XL;)IL> Parameter Run 设置 )b9I@)C UIw?;:Y 缝宽:10—19nm 步长10nm; gLCz]D.' *7vue"I*Z 规划深度:20——200nm 步长10nm; Pw#2<> #6FaIq92V 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 3GWrn,f ag/u8 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 7jZrU|:yu( j];1"50? 使用扫描模块进行参数联合调查。 `t\z 优化函数依据迭代次数进行显示: /Y ^7Rl #HcI4j:s! 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。 w})NmaT;YF ]EX--d<_` 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。 H5^Y-> v =bv@c 参数构成: uk{J@&F ;G$)MS'nB 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%; vcD'~)G(* &.*T\3UO e6es0D[>5 局部参数优化: fsb=8>}63} $UmE 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。 1(F'~i|5 v7$9QVze 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; IHfSkFz`j ][N) 2_^M 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。 f8F1~q XDvq7ZD .i\wE@v H!^C 2 参数定义: ;op'V6iG V?WMj
$l< 规划深度为20-200nm,权重1e20 6A@Lj*:2m v @_?iC"` 缝宽10—190nm权重1e20 up7x)w: z+2u-jG 优化函数定义: oYGUjI Cg?I'1]o6 ——TE效率最小值被最大化(全波段) FrgV@4'2G | )S{(#k ——偏振对比度大于50(全波段) qFGB'mIrFz %`N&ti ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 vzQyE0T/ FL~9< / >R) F} 选择下山简法进行局部优化。 EsNk<Ra f>b!-| 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。 <y'qo8oqF jFS'I*1+ $R3.yX=[\ 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 oO}>i0ax* Y~}QJ+`? 优化过的参数为: QDl)92z >dcqPNDg1^ 缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% q8tP29 P|yGx)'^P 结论: 7n$AkzO0 fa/P%9db 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 e*6U |+kJ 1XC*| 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。 V&$ J; 8p3ZF@c~t 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 o7hH9iY QQ:2284816954 备注:光学 p}cd}@cQ6
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