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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 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?]%Q i   
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  
L2Qp6A6S  
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/mg5a  
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 >aZ oJ  
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: lb XkZ,  
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"NKx i  
^)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  
9W 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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