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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 LJiMtqg xJ3#k; 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。 $0 li"+ /M#A[tZ3 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 0VbZBLe YF;8il{p 所需工具箱:高级光栅工具箱 \Lc
pl-;? >Z3}WMgBN 相关案例:100.01,101.01 uM\~*@ w3& F e=c 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 `@`CZg Mpj3<vj 建模任务: ['c:n? |e9}G,1 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。 Yd,*LYd2EL MLR3A
s nc3 1X 优化目标: ,mRN;|N P2oRC3~ —TE模偏振光的透过率最大化 x3vz4m[ CSD8?k]2 —TM模偏振光的透过率最小化 R~tv?hP $zdJ\UX 优化函数: r)b`3= ZSbD4
|_ —最小化TE的透过率 2L,e\]2Z vI+PL(T@ —最小化偏振度(要求>50:1) Q0r_+0[7j l&C%oW
}R>g(q=N 1di?@F2f —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 1LE8,Gm& p%G\5.GcJL
51rM6
BT GWhb@K 优化的自由变量为: Fc nR}TE 31_5k./ —缝宽:10—190mm XjX<?W #<?j784 —光栅深度:20—200nm s{CSU3vYmi S>'wb{jj! 优化算法: ;`xu)08a lh5k@\X —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。 lID5mg31 —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。 ` "9Y.KU xR%CS`0R 光路流程图和偏振分析器: ."H5.' 3FS:]|oC 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Mk^o*L{H 9,9( mbWJv 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。 *M8 4Dry`y #S1)n[ Parameter Run 的全局搜索: k1%Ek#5 ZLO_5#< Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Oo#wPT;1^( eR3!P8t Parameter Run 设置 Ds-%\@p ah}aL7dgO 缝宽:10—19nm 步长10nm; 5v?6J#]2 *rqih_j0 规划深度:20——200nm 步长10nm; [y:6vC n'R
8nn6^ 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 5 :AAqMa #ocT4 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ,@2O_O`: cW3;5 使用扫描模块进行参数联合调查。 TX 12$p\ 优化函数依据迭代次数进行显示: QXF>xZ~ ebQYk$@ 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。 v[~ U*#i I]} MK? 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。
D@0eYX4s ]zD/W%c 参数构成: sSvQatwS 6vmkDL8{A8 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%; m(&ZNZK O[-wm;_(=* 2Ejs{KUj 局部参数优化: &\5T`|~)! M>'-P 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。 [y'jz~9c kWr*+3Xq 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; []u!piW C~:aol i; 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。 BV7GzJ2([{ V&qXsyg lM?P8#3 u(d>R5}' 参数定义: ;B
tRDKn gBrIqM i5 规划深度为20-200nm,权重1e20 %Uuhi&PA-l jd~r~.y 缝宽10—190nm权重1e20 w8>p[F5`O .'SM|r$ 优化函数定义: &
8e~< m,8A2;&,8 ——TE效率最小值被最大化(全波段) \ar.(J & {B,m%G ——偏振对比度大于50(全波段) ]1gt|M^
#p\sw ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 ,A_itRHH _{-GR - }/M ~ 选择下山简法进行局部优化。 7 +? )LnHm 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。 II),m8G ?2Bp^3ytJ )M}bc1 _ 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 cITQ,ah LkJ3 :3O 优化过的参数为: !a?o9<V As78yfK 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% -6Cxz./#yS 5$N4<Lo7 结论: -O -_F6p'D {T=I~#LjMI 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 l HZf'P_Wx V18w 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。 t t#M4n@ T w/CJg
最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 ()XL}~I{!A QQ:2284816954 备注:光学 UPLr[>Q#
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