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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 lzfaW-nu ]U! ?{~ 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。 lycY1 lK B:a&)Lwp0 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 PE|_V :|M0n%-X 所需工具箱:高级光栅工具箱 }9aYU;9D Q~#udEajI 相关案例:100.01,101.01 /'u-Fr(Q+ eFp4MD8? 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 7P?z{x':T {b"V7vn, 建模任务: ON~SZa pz6fL=Xd 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。 bf-.SX~ O2q`2L~
7pMrYIP 优化目标: k!>MZ VjBV2 x —TE模偏振光的透过率最大化 e54wAypPOl 6OF&Q`*4 —TM模偏振光的透过率最小化 sikG}p0mx< EQ-r 优化函数: {l%Of tz)aQ6p\X —最小化TE的透过率 `-"2(Gp 7;)
T;X —最小化偏振度(要求>50:1) T+9#P4 =66dxU?}
!0CC &8C`
3u^U\xB —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 DFQp<Eq]7 Cz-eiPlq
Q.>@w<[!L Waj6.PCFm 优化的自由变量为: %# ?)+8"l D kl4^} —缝宽:10—190mm MxD,xpf -uIu-a] —光栅深度:20—200nm B<u6Z!Pp2 2%'{f 优化算法: ARGtWW~: [`BMi-WQ —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。 --4,6va`e —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。 P%A;EF~v 7IB<0 光路流程图和偏振分析器: (/Lo44wT ~,WG284 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Q0K2md_%x c
Owa^; 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。 5I`j'j w=Ac/12 Parameter Run 的全局搜索: 9=O`?$y 5R\{& Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 7g8}]\i+ 0}C> e`<' Parameter Run 设置 As
}:~Jy| sG[v vm 缝宽:10—19nm 步长10nm; Anr''J&9`H AE?MEag 规划深度:20——200nm 步长10nm; Mrysy)x |T\`wcP`q 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 VW: WB.K$ y.(Yh1 在自由参数模块中选择深度和缝宽。
V`7 \{``r 使用扫描模块进行参数联合调查。 E}LuWFZ& 优化函数依据迭代次数进行显示: Fk=Sx<TX `2-6Qv 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。 a9]F.Jm .<7M4Z 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。 U l8G R v|fA)Ww 参数构成: go >*n\ N^</:R 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%; R+{QZ'K.qg hEUS&`K )r2$!(NQ 局部参数优化: /e5' YVP Sggha~E2s 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。 }p,#rOX:A _3@[S
F 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; g~EN3~ cjK\(b3 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 m}Xb #NAF8 ?+Gc.lU <L'!EcHm%] 参数定义: ASGV3r( ^u2unZ9BK! 规划深度为20-200nm,权重1e20 dpAj9CX( X 4L"M%i 缝宽10—190nm权重1e20 h0**[LDH Ao?y2 [sE 优化函数定义: V /i~IG`h/ oKyl2jg+, ——TE效率最小值被最大化(全波段) <[.{aj]QV 3oD?e ——偏振对比度大于50(全波段) cft/;Au{ D+4oV6}~ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 P+ejyl, '`s\_Q)hG_ T{WJf-pI 选择下山简法进行局部优化。 /Ne;Kdp CgT5sk} 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。 LV}Z[\? b'AA*v,b ,4W~CkLD 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 !AR@GuQPE ?,XrZRF 优化过的参数为: 3R|UbG` :O?+Ywn 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% 813t=A \d-H+t] 结论: MS5X#B ?uAq goCl 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 bi{G
:xt Mo'6<"x 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。 gh9Gc1tKt k2-+3zx 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 3A&:
c/ QQ:2284816954 备注:光学 F)8M9%g5m
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