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    [分享]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    离线infotek
    科学家
     
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-01-06
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 <<DPer2  
     HCKocL/]h  
    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。 !k<k]^Z\  
     q*K[?  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 ux8K$$$  
     :x,dYJm  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 u g_c}Nv=Y  
    B='(0Uxy-  
    相关案例：100.01,101.01 Alv"D  
     naiQ$uq0  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ~ #jnkD  
     fh*7VuAc  
    建模任务： |H(i)yu"5'  
     _'|C-j`u$  
    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。 C1#f/o->  
     J8B0H1  
    5g`J}@"k  
    优化目标： HBNX a  
    tl 9`  
    —TE模偏振光的透过率最大化 !gL1  
     CHi t{ @9  
    —TM模偏振光的透过率最小化 4Wu(Tps  
     usNq]  
    优化函数： vjVa),2  
     6>3zD)tG  
    —最小化TE的透过率 (QdLz5\  
     .E 9$j<SP-  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） x6Tpt^N}  
    g,G{%dGsk  
     iL<FF N~{  
       {z9,CwJan?  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 sDvy(5  
    R|k!w]  
     pJ x H  
    /uPMzl  
    优化的自由变量为： @nnX{$YX  
    ]M 2n%9  
    —缝宽：10—190mm 9 ge'Mo  
     u= Ga}  
    —光栅深度：20—200nm >_#A*B|  
     #^_7i)=~  
    优化算法： &Z}}9dd  
     Q>xp 90&.n  
    —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。 BwYR"  
    —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。 l}FA&c"  
     -%Jm-^F I  
    光路流程图和偏振分析器： t Kjk<  
     ?IDkDv!na~  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ?'>[n m  
     Ko!a`I2M}  
    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。 iA4VT,  
    R0yp9icS  
    Parameter Run 的全局搜索： <899r \  
     KhPDXY]!  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 `uc`vkVZ  
     SwO8d;e  
    Parameter Run 设置 V oyRB2t  
     qvs[Gkaa@  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； T2to!*T  
     Va/}|& 9  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； :FixLr!q  
     pW&8 =Ew  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 h  m(  
     ;?gR,AKZ  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ZV!*ZpTe~  
     0 d2to5 (  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 CelM~W$=u  
    优化函数依据迭代次数进行显示： =]L#v2@  
    ]Gl5Qf:+z  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 i;67< f}-  
     ^izf&W.j!  
    TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 oTeQY[%$  
     >SS979  
    参数构成： Lf,C5 0  
     .Zx7+`i  
    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%； ks8xxY  
      
    hw&~OJeo  
    局部参数优化： 1k)`C<l  
    r+n hm"9  
    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。 af/;Dr@  
    H"rIOoxf  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； z.:IUm{z  
    AH ]L C6-  
    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。 }& 01=nY  
    rgu7g  
    B)ibxM(n*  
    5dLb`G f  
    参数定义： PLWx'N-kqL  
    \'x?VVw  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 {"^#CSi  
    .Tc?9X~4  
    缝宽10—190nm权重1e20 MLn?t^v-  
    ld'Aaxl&  
    优化函数定义： H.TPKdVX  
    V[">SiOg  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 7/Mhz{o;W  
    ;<v9i#K5  
    ——偏振对比度大于50（全波段） Z9lfd6MU,  
    K-7i4 ~  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 $!"*h  
    6H!"oC&  
    dRLvej,  
    选择下山简法进行局部优化。 }!Xj{Eoc  
    yl~h `b4  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 M{~KT3c  
    2<+9lk  
       h+Tt+ Q\  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 T8J[B( )L  
    W_G'wU3R  
    优化过的参数为： Gw Z(3  
    mdIa`OZr  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% 6V c&g  
    jiAN8t*P  
    结论： <7sGA{  
    4O3-PU>N  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 v"smmQZik  
    +wg|~Lef h  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 [ f`V_1d3  
    T=->~@5  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 S%m$LM]NCg  
    a(`@u&]WZ  
    qQ UCK  
    QQ：2987619807     s:#\U!>0`  
     
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