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infotek 2021-04-16 10:38

光栅起偏器的参数优化

案例315.01:光栅起偏器的参数优化 OJ[rj`wrW^  
^]rxhpS  
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。 G)+Ff5e0L[  
dIK{MA  
关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 L[]^{ O   
91;HiILgT  
所需工具箱:高级光栅工具箱 :J%'=_I&H  
ta! V=U  
相关案例:100.01,101.01 }1rvM4{/+f  
1jOKcm'#  
相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 ?cBO6^  
F^sw0 .b  
建模任务: J8h7e}n?  
1#!@["  
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。 *SGlqR['\e  
Y2vj}9jK  
^n71'MW  
优化目标: QE6El'S  
]|BojSL_  
—TE模偏振光的透过率最大化 _> Ln@  
3B"7VBK{  
—TM模偏振光的透过率最小化 S2}Z&X(  
"8_,tYAH  
优化函数: kC|Tubs(  
n'3u] ~7^  
—最小化TE的透过率 KZ4zF  
(. H ]|  
—最小化偏振度(要求>50:1) {tmKCG  
=f4< ({9  
tWRf'n[+]  
   NE[y|/  
—使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 zze z~bv7:  
Ut':$l=  
y;,y"W  
E4i@|jE~)  
优化的自由变量为: -4%]QS  
2mLUdx~c  
—缝宽:10—190mm 1 Xa+%n9  
,M{Q}:$+4  
—光栅深度:20—200nm 6mAB(X^+  
a G@nErdW  
优化算法: Y^X:vI  
)8bFGX7|  
—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。 /o\U/I  
—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。 T(&kXMaB  
fK);!Hh  
光路流程图和偏振分析器: C;%Y\S  
1h{>[ 'L  
偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 QK'`=MU  
'hy?jQ'|e  
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。 ?^Pq/VtZ  
3)xbnRk  
Parameter Run 的全局搜索: p}&Md-$1  
yz8-&4YRNd  
Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 quY "  
u8^Y,LN  
Parameter Run 设置 {&0mK"z_  
[jy0@Q9  
缝宽:10—19nm 步长10nm; =g >.X9lr  
F G3Sk!O6  
规划深度:20——200nm 步长10nm; )7k&`?Mh  
B%2L1T=  
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 -E}>h[;qZ  
d&5c_6oW  
在自由参数模块中选择深度和缝宽。 xM%`K P.8X  
wy YtpW  
使用扫描模块进行参数联合调查。 6<<'bi  
优化函数依据迭代次数进行显示: E*OG-r   
yAAG2c4(  
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。 i,([YsRuou  
&;E d*OJ  
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。 @W#fui<<}Y  
luibB&p1  
参数构成: zuk"  
Ut]2`8-  
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%; sRi?]9JIl  
Xthtw*  
  
{=s:P|ah  
局部参数优化: Sf=F cb  
:4%<Rp  
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。 {K<uM'ww>  
qQL.c+%L  
起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; UlnyTz~  
KUF$h Er  
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。 Q! Kn|mnN  
c6t2Q6zV  
'!Hhd![\=|  
7AI3|Ts]p  
参数定义: Ir!2^:]!  
P`p6J8}4  
规划深度为20-200nm,权重1e20 L'13BRu`  
d[) _sa  
缝宽10—190nm权重1e20 `'*F 1F  
ax<g0=^R  
优化函数定义: ^eT@!N  
I<c@uXXV;!  
——TE效率最小值被最大化(全波段) ;&If9O 1  
UHr {  
——偏振对比度大于50(全波段) PP!l  
jo<>Hc{g>  
——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 tvTWZ`  
"fRlEO[9  
'CS^2Z  
选择下山简法进行局部优化。 3aEt>x  
T}V7SD.  
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}mo\  
  YfTd  
   \P*PjG?R  
优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 P\,F1N_?r  
|.y>[+Qb*  
优化过的参数为: iP2U]d~M  
|VTWw<{LX  
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% >BJ2v=R A  
axWM|Bw<+  
结论: =]!8:I?C<  
-zPm{a  
偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 =ZCH1J5"  
tU9rCL: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。 ?nB he lW^  
W3FymCI  
最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 dK:l&R  
QQ:2284816954 备注:光学
pZc9q8j3  
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