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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 m\h/D7zg FT1h\K|a 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。 )U`"3R yn0OPjH 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 3&D;V;ON}_ FTy`#*7Ul 所需工具箱:高级光栅工具箱 Y2
&N#~l* 959i2z 相关案例:100.01,101.01 NX$S^Z\QI N#;k;Z'iL 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 w$9aTL7 fb5]eec 建模任务: xg}RpC! nb:J" 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。 <ByR!Y e!wS"[, d9XX^nY. 优化目标: y)W.xR !af35WF —TE模偏振光的透过率最大化 <}RU37,W $X%GzrN —TM模偏振光的透过率最小化 l-yQ3/: Ve,_;<F]S 优化函数: s D]W/ *v'&i) J —最小化TE的透过率 \o^M ,yI ,Ty>sZ#/fz —最小化偏振度(要求>50:1) yA%(!v5UT ?-,v0#
P-L<D!25 5|ih>? C/( —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 b;&J2:` =:U63
;T}#-`O_Im VT1W#@`e- 优化的自由变量为: B.&ly/d eR(PY{ —缝宽:10—190mm oy!W$ ?6 . `lcxC —光栅深度:20—200nm I"E5XVC); tw8@&8" 优化算法: tr2@{xb #F5O>9hA —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。 jxL5L[ —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。 >2gemTy
Tx35~Z`0 光路流程图和偏振分析器: m,3?*0BMp= yzhr"5_ 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 :N#gNtC)b ZoB?F 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。 xW{_c[oA +/q%29-k Parameter Run 的全局搜索: b1>%%# 0-EhDGa]r Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 t#kR@t+6$\ 0fnd9`N!0 Parameter Run 设置 ~130"WQ; Tn[DF9;? 缝宽:10—19nm 步长10nm; "])X0z yM u >H^bCXI 规划深度:20——200nm 步长10nm; \>w[#4`m h2+vl@X 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 =^4 vz=2 K z !-w 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 s4lkhoN\t no+{9Uf 使用扫描模块进行参数联合调查。 *&>1A A 优化函数依据迭代次数进行显示: $O&P@8:Z +Ij>\;vM" 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 |sHIT<=m Wx~0_P TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 w:Fes {m F:m5e 参数构成: a3
wUB 5xP\6Nx6&5 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; ["GC
fR!'i):u wFpt#_fS 局部参数优化: 4xU[oaa Yd lXMddE 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 5KU}dw>*g :h?"0, 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; Uf{cUY,j_ =jip* E^ 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 2|(J<H BBnbXhxZ R3wK@D "ji4xy 参数定义: }u5;YNmXxF ^-P lTmT 规划深度为20-200nm,权重1e20 gIep6nq1`| ~\}%6W[2 缝宽10—190nm权重1e20 83:m7; A/%K= H? 优化函数定义: ~R7rIP8Wr 2pH2s\r<UJ ——TE效率最小值被最大化(全波段) =&xamA) S #%'Vrp ——偏振对比度大于50(全波段) .Ff;St ?s #DD, ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 P~iu|j lh3%2Dq$ \TkBV?W 选择下山简法进行局部优化。 wx
BQ#OE YMad]_XOP 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。 { ;);E `,Q
uO TLl*gED 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 k
uU,7<o :}FMauHh 优化过的参数为: {_|~G|Z Sm;&2" 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% YN9ug3O+ u2y?WcMv 结论: \06fP4? 1\{0z3P 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 b\"JXfw GKH7Xx( 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。 'CjcOI
s ypwVzCUG 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 i*..]!7e QQ:2284816954 备注:光学 ik_Ll|
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