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光栅起偏器的参数优化
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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)xb nRk
Parameter Run 的全局搜索:
p}&Md-$1
yz8-&4YRNd
Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。
quY "
u8^Y,LN
Parameter Run 设置
{&0mK"z_
[jy0@Q9
缝宽:10—19nm 步长10nm;
=g >.X9lr
F G3Sk!O6
规划深度:20——200nm 步长10nm;
)7k&`?Mh
B%2L1T=
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。
-E}>h[;qZ
d&5c_6oW
在自由参数模块中选择深度和缝宽。
xM%`KP.8X
wy YtpW
使用扫描模块进行参数联合调查。
6<<'bi
优化函数依据迭代次数进行显示:
E*OG-r
yAAG2c4(
左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。
i,([YsRuou
&;Ed*OJ
TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。
@W#fui<<}Y
luibB&p1
参数构成:
zuk"
Ut]2` 8-
缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%;
sRi?]9JIl
Xthtw *
{=s:P|ah
局部参数优化:
Sf=F cb
:4%<Rp
使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。
{K<uM'ww>
qQL.c+%L
起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm;
UlnyTz~
KUF$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
`'*F1F
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)
;&If9O1
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=RA
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 helW^
W3Fy mCI
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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