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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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    光币
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    光券
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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 X>,A  
     o}D![/  
    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。 rG6\ ynBX%  
     EZj1jpL  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 c~Kc7}I  
     4F#%f#"  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 rxE&fjW  
    h7W}OF_=y  
    相关案例：100.01,101.01 &=w|vB)(p  
     VTw/_Hf2p  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 'D6 bmz  
     FmT `Oa>  
    建模任务： SGf9U^ds  
     fPQ|e"?  
    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。 uLW/f=7 L  
     [MmM9J["  
    UxqWnHH.`  
    优化目标： $WaZ_kt  
    zO.6WJ  
    —TE模偏振光的透过率最大化 MUwVG>b8J~  
     }98-5'u.X  
    —TM模偏振光的透过率最小化 r%-n*_?.s  
     "iek,Y}j7  
    优化函数： #93}E Y  
     P;GprJ`l  
    —最小化TE的透过率 <94WZ?{p  
     u4"r>e6 _B  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） U$J5r+>  
    l9Pu&M?5  
     wRbw  
       CA^.?&CH^O  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 fN[n>%)VO<  
    R}k69-1vL  
     M&e8zS  
    P9yw&A  
    优化的自由变量为： qJ Gm8^b-  
    .<w)Bmh  
    —缝宽：10—190mm `o-*Tr  
     2PBepgQyPU  
    —光栅深度：20—200nm H m8y]>$  
     1v]t!}W:6  
    优化算法： ;,`]O!G:P  
     hAAUecx  
    —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。 G"Pj6QUva  
    —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。 yBe(^ n  
     @_O3&ZK  
    光路流程图和偏振分析器： J|?[.h7tO  
     IUawdB5CB  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 LDX y}hm)  
     y:9?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。 )52#:27F  
    |Gc&1*$  
    Parameter Run 的全局搜索： #M:B3C!ouY  
     RAOKZ~`  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 iiN?\OO^~  
     gvr]]}h:O  
    Parameter Run 设置 Hdna{@~  
     *-7fa0<  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； kA,4$ 2_o  
     I+~\ w N  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； @>Ek'~m  
     !qS05  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 JU2P%3  
     PL!tk^;6-  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 o@',YF>OQ  
     `\e'K56W6  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 *vD/(&pQ1:  
    优化函数依据迭代次数进行显示： j]Ua\|t  
    % &2B  
    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。 SZE`J:w  
     7YD\ !2b  
    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。 2{gwY85:  
     n4R]+&*  
    参数构成： V^WQ6G1  
     -G!6U2*#  
    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%； 8_Jj+  
    BArJ"t*/z  
      
    D/*vj|  
    局部参数优化： !,R  
     HFv?s  
    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。 C?(y2p`d\  
    i _8zjj7  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； \CDAFu#  
    DbQBVy  
    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。 Sn0Xl3yr  
    'l8eH$  
    %Au T8  
    qb9}&'@:  
    参数定义： pBvo M={2!  
    p>!1S  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 qjzZ}  
    R rxRa[{Z  
    缝宽10—190nm权重1e20 &!4( 0u  
    <G&WYk%u*  
    优化函数定义： X CV0.u |  
    L#[HnsLp_  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 65uZ LsQ  
    01-p `H+  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 5#P: "U  
    D . 77WjwQ  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。  ?DJuQFv  
    l#mtND3  
    vW9^hbdx  
    选择下山简法进行局部优化。 $`ON!,oa  
    RLv&,$$0  
    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+l<vJu  
    $B*qNYpPy.  
       |_!PD$i-  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 `Nkx7Z~w:  
    nIG[{gGX  
    优化过的参数为： |WQD=J%~(  
    ZV0) ."^Z  
    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% [;)~nPjI  
    }'%$7vL`Ft  
    结论： {|G&W^`  
    1LV|t+Sex  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 #@IQlqJfY7  
    O2/%mFS.  
    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。 oC5gME"2  
    t!NrB X  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %`bLmfm  
    QQ：2284816954 备注：光学     }o~Tw?z-|  
     
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