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infotek 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 =P* YwLb  
cQ:Y@f 9  
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。 z5~{WAAI  
hqEn D  
关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 l)JNNcej  
K|"97{*|2  
所需工具箱:高级光栅工具箱 f T7Z6$  
Oy U[(  
相关案例:100.01,101.01 k]J!E-yI8  
; E Nhy  
相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 {Ac5(li_  
>]6 inS9  
建模任务: aSu6SU  
BQ&G7V  
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。 #bFJ6;g=V  
VBHDI{HzRv  
<<xUh|zE  
优化目标: P)h ZFX  
9*AH&/EXth  
—TE模偏振光的透过率最大化 ROWb:tX}  
(%\vp**F  
—TM模偏振光的透过率最小化 YMlnC7?_ /  
XYBvM]  
优化函数: 'Q R @G  
HM'P<<  
—最小化TE的透过率 6EHYIN^D  
fpCkT[&m  
—最小化偏振度(要求>50:1) ]_8bX}_n  
:>@6\    
_;o)MTw|'  
   m@|0iDS  
—使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ba=-F4?  
9qhX\, h  
^qn,b/>L  
v() wngn  
优化的自由变量为: o\n9(ao  
^jY'Hj.Bs  
—缝宽:10—190mm s-\.j-Sa  
4#pn ]  
—光栅深度:20—200nm FXpI-?#E<  
Ro&s\T+d  
优化算法: zv1#PfO@)  
Z0Tpz2m  
—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。 J%_m`?  
—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。 \Lp|S:u  
>8I?YT.  
光路流程图和偏振分析器: pzkl;"gK  
m7GM1[?r  
偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 +[ +4h}?  
XI4le=^EM  
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。 =5 a|'O  
TLBIM  
Parameter Run 的全局搜索: .7h:/d Y:  
(qf%,F,_L  
Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ]Wc:9Zb  
#FAy ]7/O  
Parameter Run 设置 x WZ87  
{P/5cw  
缝宽:10—19nm 步长10nm; 9 n(.v}  
MF7q*f  
规划深度:20——200nm 步长10nm; oxs0)B  
=Nyq1~   
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 P^wDt14>  
cip"9|"  
在自由参数模块中选择深度和缝宽。 w=dTa5  
!$q *~F"S  
使用扫描模块进行参数联合调查。 2X:OS/  
优化函数依据迭代次数进行显示: Bl\/q83(  
nUp, %z[  
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。 <)D)j[  
cph&\ V2jt  
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。 P(n_eIF-f  
- &AgjzN!  
参数构成: xsPY#  
SxAZ2|/-  
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%; DdI V~CxD  
  
HDV@d^]-  
局部参数优化: +7`7cOqXg  
e-4 Qw #cw  
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。 lQkCA-  
r5k{mV+  
起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; _LYI#D  
E`M, n ,  
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。 &jbZL5  
X(YR).a~  
1N3qMm^  
[EdX6  
参数定义: ?}mbp4+j[  
,V>7eQt?  
规划深度为20-200nm,权重1e20 HVG:q#=C  
s<GR ?  
缝宽10—190nm权重1e20 acPX2B[jJ  
.%\lYk]  
优化函数定义: KF.d:  
:iKk"r,2P[  
——TE效率最小值被最大化(全波段) K6..N\7  
8<2 [ F  
——偏振对比度大于50(全波段) eeix-Wt*E  
D^!x@I~:  
——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 ,; 81FK  
zfm-v U  
hFLLg|@  
选择下山简法进行局部优化。 A;ti$jy  
;7 F'xz"  
左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 n/zTS3<  
ML)5nJD  
   P { 8d.  
优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 :m{;<LRV  
v}>5!*  
优化过的参数为: &_Vd  
Ok*aP+Wq  
缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% FN>ns,  
2B !Bogs  
结论: W "}Cfv  
r ?e''r  
偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 f,s1k[w/;  
*~b}]M700  
Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。  mRYM,   
p10i_<J]=  
最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 q_G O;-b{  
f:!b0j  
B=,j$uH  
QQ:2987619807
{*lRI  
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