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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 \xS&v7b gwWN%Z" 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。 ANps1w#TP 6#Q K%[1!> 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 ZAXN6h `^4vT3e 所需工具箱:高级光栅工具箱 wV^V]c ?U `IY/9'vT 相关案例:100.01,101.01 $.[#0lCI a@0BBihz 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 =F;.l@: >z.<u|r2 建模任务: Ix(><#P 'GL*u#h 平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅,基底为融石英,产生TE模的起偏。 1"e)5xI MC{
2X oun;rMq 优化目标: ?:L:EW8 h`H,a7 —TE模偏振光的透过率最大化 HO''&hz /0eYMG+K= —TM模偏振光的透过率最小化 xQ'2BAEa P:N1#|g 优化函数: HuVJ\%. {pHM},WJ —最小化TE的透过率 U_{Ux2 Nq@+'<@p$ —最小化偏振度(要求>50:1) ubmrlH\d L^{|uP15N
[o<VVtB.Gk p+Y>F\r&w —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 w/IZDMBf| XZ5 /=z
uy}%0vLo +tD[9b!
m 优化的自由变量为: b? j< BvQ ?Oc{bF7 —缝宽:10—190mm 3dDX8M? %:2+
o' —光栅深度:20—200nm >N.]|\V >(snII 优化算法: r]0
lo- YLVPAODY —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;prC —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。 Uk,gJR ]7rj/l$u 光路流程图和偏振分析器: Q8_ d)t| ScSZGs 5& 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 .YZgOJi :(H> 2xS,s 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。 Z?O*'#yn &EpAg@9! Parameter Run 的全局搜索: {iq3|x2[ : =?-ye!w Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 8dlw-Q'S o^V(U~m] Parameter Run 设置 s-S}i{Z! )<xypDQ 缝宽:10—19nm 步长10nm; yA3wtm/? kMsnW}Nu 规划深度:20——200nm 步长10nm; hbcuK& E!O\87[ 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 FPJd| LE%7DW( 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 7^Yk`Z?|a Rtjqx6-B; 使用扫描模块进行参数联合调查。 ZlojbL@|4 优化函数依据迭代次数进行显示: oY=q4D Q*XE
h 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。 OK{xuX8u B7Tk4q\;Q 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。 [JaS??ig w2xG_q 参数构成: | 0,vQv $.:mai 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; v-! u\ Zx$ol;Yd -`Y:~q1 局部参数优化: &k8vWXMGk% 3or\: 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。 |~
_'V " \` w4|T 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; c)7j QA wP/A^Rs 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。 k;5P om v0 Ir#B,[H
x3zj?- wIf
{6z{ 参数定义: O6]. *25 Urgtg37 规划深度为20-200nm,权重1e20 nPUqMn' wdvLx 缝宽10—190nm权重1e20 wJlX4cT4YV m~'? /!! 优化函数定义: Y[SU&LM bOI3^T ——TE效率最小值被最大化(全波段) c
'\SfW< 8by@iQ ——偏振对比度大于50(全波段) #Z~C`n
u |p00j|k
——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 `O6:t\d@ ,pBh`av A%\tiZe 选择下山简法进行局部优化。 Ay{t254/ lHB) b}7E 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。 X_$a,"'~) ggb|Ew #?B%Ja%
;W 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。
d^|0R x&A vUJ 优化过的参数为: T5O _LCIws '!1$9o^$ 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% ,DnYtIERo 4@;-%H&7 结论: nIfCF,6, ,L OQDIyn 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 GYB+RU}], gX5&d\y 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。 {I{:GcS V84*0&q | |