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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 c.jnPVf: >+1^X eeS 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。 >o'D/'>ku ?86h:9 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 F"B! r -J mb\vHu*53 所需工具箱:高级光栅工具箱 `Gsh<.w!7 !.3
MtXr 相关案例:100.01,101.01 iAup',AZg sM~CP zMa 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 b/ZX}<s(1= Xb6@;G" 建模任务: MZL~IX UPJgTN* 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。 E7*1QR{Q 5O)Z} {L<t6A 优化目标: qJISB7F[%O x-%nnC6e —TE模偏振光的透过率最大化 ?8vjHEE QKHm OVh] —TM模偏振光的透过率最小化 Or6'5e?N 5Vut4px 优化函数: /vU9eh"% /dWuHS —最小化TE的透过率 ijoR(R^r @6t3Us~/ —最小化偏振度(要求>50:1) G. <9K9K S:^Q(w7
gvwR16N Xwx;m/ —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 3c-ve$8u~ 6EPC$*Xp!
q:?g?v ~r>WnI:vg 优化的自由变量为: )FU4i N)ei #2cH.`ty —缝宽:10—190mm hXMC!~Th ,pAMQ5 —光栅深度:20—200nm z{ymVd0# Tri.>@-u 优化算法: >6<g5ps.n MfYe @;m —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。 ^//N-?Fx —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。 mZq*o<kTA }n:-nB4 光路流程图和偏振分析器: kdWi!Hp RNi&OG( 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 o'H$g% Nwu#,f=X 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 c4;
`3 kxf'_Nzy Parameter Run 的全局搜索: ,,{Uz)>'W6 ZS}2(t Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 f$H"|Mbe $s)
^zm~ Parameter Run 设置 >,~JQ%1 y XS/3_A{ 缝宽:10—19nm 步长10nm; Hq%`DWus\ D/{- 规划深度:20——200nm 步长10nm; q.g!WLiI MJ7!f+!5
使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 @l@lE0 mBnC]$<R 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 \(;5YCCE IAtc^'l# 使用扫描模块进行参数联合调查。 2&=;$2?} 优化函数依据迭代次数进行显示: #s]]\ {&2$1p/9' 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 HD`Gi0 6*]Kow? TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 ]Mtb~^joG |5Z@7 参数构成: i5)trSM| Tl25t^Y 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; D6v0n6w @NV$!FB< 局部参数优化: Fmsg*s7w sG^b_3o)A 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。 8LkC/ `@`Q"J 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; H]}-
U8}sp N5~g:([k 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。 L5eaQu wRLkO/Fw KsHovv-A .Sb|+[{ 参数定义: hDz_BvE ;2bG-v'4vO 规划深度为20-200nm,权重1e20 3`="4 W_M]fjL. 缝宽10—190nm权重1e20 JRl8S ZtB0:'o; 优化函数定义: N8m^h:b hBN!!a|l ——TE效率最小值被最大化(全波段) ?(ks=rRK {uw'7 d/ ——偏振对比度大于50(全波段) WL$WWA08_ &_!BMzp4 ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 Ue-HO BHU(Hd `ORDN|s6 选择下山简法进行局部优化。 '!En,*'IS %s<7|, 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。 rLP4l~V s31^9a
!y*V;J 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ,j2qY'wi >"ZTyrK 优化过的参数为: Gb~q:&IUr 3)GXu>) t 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% VX;u54hS (U-p&q>z 结论: PqvwM2}4 |5g*pXu{ 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 J-u,6c ^hbh|Du 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。 )P|Ql-rE4 i*2z7M Y
最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 BNzL+"W q2,@># ;z%& 3u/ QQ:2987619807 0.+iVOz+Y
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