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2021-01-06 09:50 |
光栅起偏器的参数优化
案例315.01:光栅起偏器的参数优化 MZ-;'w&Z |gP) lR 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。 % R25, V Ib{l$# 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 (:`4*xK
*~U.36 所需工具箱:高级光栅工具箱 W$SV+q(rT
lqL5V"2Y 相关案例:100.01,101.01 {S9gOg JkT!X 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 ov, L%5y@b{AR 建模任务: \-6y#R-B IO"P /Q 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。 T5ky:{Y( F) Q[ cai BV>9U5 优化目标: Tr:@Dv.O !J#P'x0 —TE模偏振光的透过率最大化 _[-MyU s ?#: ']q —TM模偏振光的透过率最小化 Bl6I@w 2SD
Z 优化函数: E.NfVeq ,"#nJC —最小化TE的透过率 ^K1mh9O r`6f —最小化偏振度(要求>50:1) @^ YXE, Ayqs~&{
x
zF >\pF5a` —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化
gvo98Id Y#V(CIDe
H#hpaP; E`^D9:3:) 优化的自由变量为: AU`z.Isf a1I-d=] —缝宽:10—190mm L,#YP#O,j 7ixG{yu —光栅深度:20—200nm PP'5ANK Vfy@?x=
& 优化算法: 13v`rK`7o Eb9h9sjv —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。 !=.y[Db= —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。 LA\3 ,Uv }6%\/d1~ 6 光路流程图和偏振分析器: bIBF2m4 Jf7H;ZM< 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 W9c&"T9JT dba_(I~y 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。 (&Q!5{$W jmq^98jB Parameter Run 的全局搜索: -wC}JVVcK ~$4(|Fq/ Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 [olSgq!3 {N{eOa<HA Parameter Run 设置 `&fW<5- 3
I%N4K4 缝宽:10—19nm 步长10nm; 2&:z[d}~H [|*7"Q( 规划深度:20——200nm 步长10nm; lW#2 ox ceks~[rP 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 Wkk(6gS, ZyNgG9JL] 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 A ?V-Sz# )^qXjF 使用扫描模块进行参数联合调查。 Q
Rr9|p{ 优化函数依据迭代次数进行显示: N@<-R<s^ #| gh 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 Ofoh4BL'1@ v:74iB$i/C 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。 6
.?0
{2s _I'k&R 参数构成: mpwh= T^7}Qs9 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%; 4NaT@68p 1nvT={'R 局部参数优化: R1Rk00Ow: F)eP55C6 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。 *<
fJgc"3 m !<FlEkN 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; FG71<}C[K lAA6tlc#C 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。 =(TMcu$4` s@%>
[=cbzmX[ X[<#B5 参数定义: m$_l{|4z .7Qqs=Au 规划深度为20-200nm,权重1e20 2,I]H'}^ s-SFu 缝宽10—190nm权重1e20 SufM~9Ll 45%D^~2~F 优化函数定义: INk|NEX (?,jnnub ——TE效率最小值被最大化(全波段) ircL/: IR2Qc6+{ ——偏振对比度大于50(全波段) TZ
n2,N 6_yatq5c ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 tNZZCdB Kt]vTn7!9 P$h) Y 选择下山简法进行局部优化。 L*6<h n3U|
d+ 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 &dw=jHt 9$[MM*r 9w&CHg7D
i 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ]-X\n
gV:0&g\v 优化过的参数为: IJPyCi) +",`Mb 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% (A}c22qe ?0z/i^I 结论: TOP,]N/F
H 6b` Jq>v 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 >U4bK^/Bp b/#<::D ` 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。 fD_3lbiL( BjjuZN& 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 /K+;HAUTn 4>Q] \\Lc dKchQsgCg QQ:2987619807 ~<Wa$~oY
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