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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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    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 qSR? ,G  
     1!f2*m  
    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。 R ^^ 1/%  
     [>wzl"cHW  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 s+N^PX3  
     7p !zp9|  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 @92gb$xT  
    #!Ze\fOC  
    相关案例：100.01,101.01 jDJ.  
     aulaX/'-_  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 h^v9|~ZJ'7  
     :SQ LfOQ  
    建模任务： w. vY(s  
     V-:`+&S{^  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 #B\B(y  
     9yDFHz w  
    Jtpa@!M  
    优化目标： ha5 bD%  
    @F~0p5I  
    —TE模偏振光的透过率最大化 T[m ~6  
     f{f_g8f[  
    —TM模偏振光的透过率最小化 QWKs[yfdo  
     .u&|e  
    优化函数： a2[ 8wv1  
      .?70=8{  
    —最小化TE的透过率 &1 oaZY w  
     o\:$V   
    —最小化偏振度（要求＞50:1） 9ec0^T  
    tb:    
     )< l\jfx e  
       ~DK F%}E  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 /5jKX 5r  
    jjYM3LQcdP  
     G^ K*+  
    8>2&h  
    优化的自由变量为： xp~YIeSg  
    .Dc28F~t  
    —缝宽：10—190mm Th_Q owk  
     #`r(zI[  
    —光栅深度：20—200nm OA!R5sOz"  
     <r0.ppgY  
    优化算法： F ZM2   
     7:#  
    —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。 5FZ47m ~{Z  
    —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。 lGl[^ 0  
     u mqLKf=x!  
    光路流程图和偏振分析器： vuAQm}A4'g  
     r(pwOOx  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 :EYu 4Y  
     H\ {E%7^h-  
    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。 ;HR 6X  
    |X,$?ZDap  
    Parameter Run 的全局搜索： +SO2M|ru&  
     r[6#G2  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 2%`^(\y  
     OiYNH~hv  
    Parameter Run 设置 mJSK; @w<O  
     m*\B2\2gJ  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； q;CayN'I  
     ]d[Rf$>vu0  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； :U!'U;uQ  
     vYYS .ve  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 KuIBYaK, g  
     PbbXi  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 +Gk! t]dy  
     \8=e |a5`  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 q-A`/9  
    优化函数依据迭代次数进行显示： -08&&H  
    0m]~J_   
    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%_qJ]o  
     8f /T!5  
    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。 ){+.8KI  
     W`w5jk'0^=  
    参数构成： -q'xC:m  
     Vf"O/o}hq,  
    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%； (~q#\  
      
    -3C* P  
    局部参数优化： Y1#-^,qg  
    V?U%C%C|e  
    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。 <$RS*n  
    %'RI 3gy  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； A2}Z *U(;  
    #H'sZv  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 = 4BLc  
    'LJ %.DJ  
    X_vI0YX9  
    Qw3a"k-  
    参数定义： qk_p}l-F1  
    ):/<H  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 3~cS}N T  
    :5TXA  
    缝宽10—190nm权重1e20 ,:0Q1~8  
    u@GRN`yn  
    优化函数定义： p2pTs&}S  
    A8_\2'b  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） Nm H}"ndv+  
    ZcUh[5:|  
    ——偏振对比度大于50（全波段） c%q}"Y0oh  
    Qh)|FQ[s$r  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 )![f\!'PI  
     :pA=V  
    O!#L#u53  
    选择下山简法进行局部优化。 dAu^{1+2  
    30sC4}   
    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>< 99cwFI  
    ]%NO"HzF~  
       "i!2=A8k  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ^BF@j4*~  
    sDzD 8as  
    优化过的参数为： 1Qp1Es<)  
    a -z23$3  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% M3ecIVm8(  
    J]n7| L  
    结论： [JX}1%NA  
    Ff)~clIK '  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 N}8HK^n*  
    *eJhd w*  
    Parameter Run允许对参数空间进行全局搜索找到局部参数优化的合适起始点。 q3,P|&T  
    5~`|)~FA  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 +t7c&td\  
    hO+O0=$}wN  
    +Op%,,Db  
    QQ：2987619807     NDs]}5#   
     
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