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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 vgh^fa!/ l50|`
6t 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。 i14[3bPLk! [l8V<*x%S9 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 IdV,%d{ .])>A')r 所需工具箱:高级光栅工具箱 cX|[WT0[I zp7V\W;
& 相关案例:100.01,101.01 iA55yT+ $zk^yumdE 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 3d,-3U 9SRfjS{7 建模任务: "8wf.nZ ;Pol#0_( 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。 qYgwyj=4 5+e> +$2 /v}P)& 优化目标: M>*0r<qn B`?N,N" —TE模偏振光的透过率最大化 ZNzR`6} X+]L-o6I2 —TM模偏振光的透过率最小化 7=7!| UV ]}mly`Fw 优化函数: iGG6Myp- xoqiRtlY: —最小化TE的透过率 BA~a?"HS Ys"|</;dbj —最小化偏振度(要求>50:1) A[u)wX^`f^ 1% $d D2
Zu\p;!e nc3sty1` —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 |ZvNH ~! RL?u n}Qa
e$CePLEj hnp`s%e, 优化的自由变量为: zq,iLoY[R 38[)[{G)Hv —缝宽:10—190mm nkCecwzr- jrIA]K6 —光栅深度:20—200nm mND XzT& Yta1` 优化算法: G 6Wx3~ _LJ5o_-N —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。 ~R :<Bw —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。 c5X`_ w-
UKMW9" 光路流程图和偏振分析器: 3^!Hl8P7 (7IqY1W 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Up<~0 S3SV.C:z> 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。 M6J/mOVx5 {*N^C@ Parameter Run 的全局搜索: HR;/Br sC% b~ Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。
KR&s? sT)6nV Parameter Run 设置 PKi_Zh.D Xc\*9XV: 缝宽:10—19nm 步长10nm; BR;QY1 }<SNO)h3 规划深度:20——200nm 步长10nm; rFhW^fP/ 1<`9HCm 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 6^Ph ' VJ3hC[ 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 +W6Hva. ;P3>>DZ 使用扫描模块进行参数联合调查。 #e*X0;m 优化函数依据迭代次数进行显示: WNhbXyp_ IeVLn^?+: 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。 J2r1=5HS *9J1$Wa 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。 WM/#. $'^&\U~? 参数构成: kGm:VYf% #Rc5c+/(
缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; )%s +? )!cI|tovs |=\91fP68` 局部参数优化: Xem 05%, F+Z2U/'a 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 Rvvh{U;t L!g DFZr 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; qbXz7s*{ ;+
G9- 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 s;J\Kc?"| va5FxF*% 4b4QbJ$ rR]-RX( 参数定义: k^^:;OR 6yI}1g 规划深度为20-200nm,权重1e20 [h4o7 a+41Ojv ( 缝宽10—190nm权重1e20 /&h+t^l_Qj S8%n .<OB 优化函数定义: -l
"U"U"F t^.'>RwW| ——TE效率最小值被最大化(全波段) |z~LzSJv ^Gq5ig1rxy ——偏振对比度大于50(全波段) J3G7zu8 Wt J{ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 t8&q9$ t[EfOQ !9r:&n.\ 选择下山简法进行局部优化。 /BpxKh2p Pd~MiyO;K 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。 aX^+ O, Zhzy.u/> iITp**l 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Uki9/QiX> Pr+~Kif 优化过的参数为: Q2/.6O8 JRO$< 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% i[150g?K -#?<05/C> 结论: -(>qu.[8= EA|k5W*b 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 K)S;:MLG= ?} ( = 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。 TJaeQqob st/n"HQ 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 e"Rm_t QQ:2284816954 备注:光学 g{>^`JtP
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