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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 BS;rit: CEc&
G 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。 Bh:AY@k l"}W $3]u$ 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 b;]'Bo0K .!KlN% As 所需工具箱:高级光栅工具箱 }E]`ly<Z reM%GU 相关案例:100.01,101.01 Y((z9-`
DG8$zl5 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 UL;d H fdho`juFa 建模任务: &|%z!x6 f zF;}b3oIo 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。 y
97QqQ^ Z@
h<xo*r v 8{oXzyy 优化目标: )jR:\fe TnL%_!V! —TE模偏振光的透过率最大化 $MKx\qx} s.1(- "DU —TM模偏振光的透过率最小化 AbZ:AJ(
tFwQ / 优化函数: H b] $msT,$NJ —最小化TE的透过率 rMe`HM@ `!qWHm6I* —最小化偏振度(要求>50:1) uz>s2I}B |1g2\5Re
~S|Vd GuM-H$, —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 L$ ]D&f8: /Ia=/Jj7N
@)<uQ S s]L`&fY]O 优化的自由变量为: =!U{vT 5y=X?hF~) —缝宽:10—190mm TUy*wp9 lxbbyy25 —光栅深度:20—200nm sN-5vYfC* {zbH.V[ 优化算法: cJ!wZT`
LrF'Hd=O —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。 VxjHB?) —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。 SwC,=S En5Bsz! 光路流程图和偏振分析器: L2{to f Mk@ _uPm 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 1(q!.lPc e{=7,DRH< 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。 4LBjqv,P ywq{9)vq Parameter Run 的全局搜索: `E!t,*(*E r+m8#uR Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 S_?}H ,e.y4
vnU Parameter Run 设置 Oq+C<}eg |8+<qgQ 缝宽:10—19nm 步长10nm; 'QCvN b6 yc%AkhX* 规划深度:20——200nm 步长10nm; Kwh3SU=L} /DbwqBx 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。
>kC@7h5) -.^Mt.) 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 R#1m_6I .WyI.Y1 使用扫描模块进行参数联合调查。 t$\]6RU 优化函数依据迭代次数进行显示: s<<vHzm Ij=hmTl{P 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。
HkEp}R %A82{ 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。 B Am{Gb {\]SvoJnJ 参数构成: ~0/=5 dC %#7M~RB[ 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%; .':SD{ rzqCQZHL5 -MB,]m 局部参数优化: v+Mt/8 +pf 7 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。 {tWfLfzU w'L;`k;Q 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; )}paQmy# *l7
ojv 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。 i&_sbQ^ Q8\Ks|u] &mY<e4 M.|hnGXN 参数定义: |W#^L`!G \;P Bx & 规划深度为20-200nm,权重1e20 apw8wL2 ENqJ9%sk7 缝宽10—190nm权重1e20 1%1-j F'SOl*v(s5 优化函数定义: eQC`e#% ={z YcVI ——TE效率最小值被最大化(全波段) *RuUf [k1N `K(M ——偏振对比度大于50(全波段) Nk^#Sa? 56TUh_ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 Dm4\Rld{ JY>]u*= \J1Jn~ 选择下山简法进行局部优化。 OM,uR3, M%$zor 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。 :k(aH Ua RQe#X6'h M?F({#] 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 "J[Cr m `D?vmSQ 优化过的参数为: Qz/=+A/4 \ u5%+GA-: 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% '9^x"U9c Dk[[f<H_{ 结论: OFDPtJ wV ql8CgL 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 >nTGvLOq E@[`y:P 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。 x:?1fvVR ,T1t` 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 %X#Wc:b QQ:2284816954 备注:光学 e#16,a-}o
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