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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 \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#QK%[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 $.[#0lCI  
a@0BBihz  
相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 =F;.l@:  
>z.<u|r2  
建模任务: Ix(><#P  
'GL*u#h  
平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅,基底为融石英,产生TE模的起偏。  1"e)5xI  
MC { 2X  
oun;rMq  
优化目标: ?:L:EW8  
h`H,a7  
—TE模偏振光的透过率最大化 HO' '&hz  
/0eYMG+K=  
—TM模偏振光的透过率最小化 xQ'2BAEa  
P:N1#|g  
优化函数: HuV J\%.  
{pHM},WJ  
—最小化TE的透过率 U_{Ux 2  
Nq@+'<@p$  
—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,g JR  
]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; hbc uK&  
E!O\87[  
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 FP Jd|  
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;5Pom  
v0Ir#B,[H  
x3zj ?-  
wIf {6z{  
参数定义: O6].*25  
Urgtg37  
规划深度为20-200nm,权重1e20 nP UqMn'  
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,  
,LOQDIyn  
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&qOW  
最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 V^il$'  
QQ:2284816954 备注:光学
Br d,Eg  
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