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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 T\<M?`Y j@kRv@ 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。 V>~*]N^f ua6*zop 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 s>[vT? <v1_F;{n 所需工具箱:高级光栅工具箱 J
tn&o"C 0TuNA\Ug+ 相关案例:100.01,101.01 SLbavP#G {EiG23!qV 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 *,Aa9wa{ ur,V>J<5A 建模任务: ?dATMmT- [kU[}FT 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。 x3:ZB 2/a04qA# z.Ve#~\ 优化目标: ;NvhL|R :6HiP&< —TE模偏振光的透过率最大化 &**.naSo $n_sGr —TM模偏振光的透过率最小化 kC,DW%Ls Bk@_]a 优化函数: *o2_EqXL* |\{J`5gr —最小化TE的透过率 /eI,]CB'z ~h~r]tV*+ —最小化偏振度(要求>50:1) *axza~d )2*|WHO
+eH=;8 =r@ie>*U —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 g*\v}6
h f/|a?n2\hm
f{oxF?|89 8?]%Qi 优化的自由变量为: ~"hAb2 kB!M[[t —缝宽:10—190mm J>&dWKM3 &Funao> —光栅深度:20—200nm \)s 3]/"7 L2Q p6A6S 优化算法: ^AC+nko* `;8u9Ff —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。 v6,
o/3Ex —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。 vb4G_X0S 4$#ia
F 光路流程图和偏振分析器: kK_>*iCMo 5juCeG+Z 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 vzT6G/ A&@jA5Jb 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 {Rh+]=7
19.!$; Parameter Run 的全局搜索: v\L Ip ,J4a~fPf Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 [zO(V`S2 qy0_1xT- Parameter Run 设置 Y$DgL
h F$pd]F!# 缝宽:10—19nm 步长10nm; _jI)!rfb we@En
.>f 规划深度:20——200nm 步长10nm; \6PIw-) 2%, ' }Bus 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 8`R}L f0s<Y 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 -
G2M;]Cn d3q/mg 5a 使用扫描模块进行参数联合调查。 BsG[#4KM: 优化函数依据迭代次数进行显示: R^w >aZoJ lKD< 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。 L.~]qs|G/K b`%e{99\ 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。 Q $,kB<M x#xO { 参数构成: !wufoK "r(pK@h 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; J!gWRw5 pHbguoH, 局部参数优化: lbXkZ , iZqFVr&JF 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 tfU3 6PR 6xQe!d3>s3 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; pzp"NKxi ^)K[1]"uM 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 (E]K)d =kkA a-A4xL.gm wEn&zZjx 参数定义: <'yC:HeAwD wtick~) 规划深度为20-200nm,权重1e20 a[9OtZX< ~8 a>D<b 缝宽10—190nm权重1e20 Hu!>RSg,,2 YQd&rkr 优化函数定义: `v+O5 dD2e"OIX ——TE效率最小值被最大化(全波段) .j@n6RyN Ljs(<Gm)- ——偏振对比度大于50(全波段) EJ|ZZYke! @g5]w&o_ ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 w%u[~T7OI V0&QEul KTREOOu .t 选择下山简法进行局部优化。 1;9E*= :fQ*'m, 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 B_G7F[/K 9 W
r(w nff ]Y$FB 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 545xs`Q_ `SbX`a0p2 优化过的参数为: O&RHCR-\ LOo# 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% mM%BO(X{= `I<|*vW
u 结论: :Fk&2WsW: [vT,zM
偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 -$p-o
Z) U9OF0=g Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 cjpl_}'L: tH!z7VZ 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 FNO
lR>0e 4s2ex{$+MA id9T[^h QQ:2987619807 M:M<bz Vu
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