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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 0j^Kgx x[cL
Bc< 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。 4j* 1a/++4O.| 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 QFA8N qv-8)MSr 所需工具箱:高级光栅工具箱 %U/(|wodd 49eD1h3'X[ 相关案例:100.01,101.01
\__i %:i7s-0w 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 +V2F#fI/ A@`}c,G 建模任务: kBS9tKBWg n3WlZ!$ 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。 ::`HQ@^ !n`fTK<$ ldf\;Qk 优化目标: 7 W5@TWM -uS!\ —TE模偏振光的透过率最大化 Zj(AJ* r x5pdS: —TM模偏振光的透过率最小化 #`^}PuQ 5=-Q4d 优化函数: MxKS4k yWmJ~/*lG —最小化TE的透过率 Y/F6\oh a
.#)G[* —最小化偏振度(要求>50:1) /'SNw?& *VCXihgo
w?L6!) oiz 7g^]:3f! —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 !aUs>1i gt)I(
.xCZ1|+gG -OV&Md:~ 优化的自由变量为: KYm0@O>; 2DA]i5
—缝宽:10—190mm t9lPb_70 }RF(CwZr( —光栅深度:20—200nm \
#F -_g0C^:<, 优化算法: G[ PtkPSJ 38B2|x —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。 @mCEHI{P —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。 &u."A3( As&Sq-NWf 光路流程图和偏振分析器: u,ho7ht3( h,:m~0gmj 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 LBeF&sb6 e+7"/icK 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。 [>I<#_^~ (XTG8W sN Parameter Run 的全局搜索:
>Er|Jxy ;?Tbnn Wn Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。
z_$% -6 |l^uEtG Parameter Run 设置 ,_ H:J.ik Qp5VP@t 缝宽:10—19nm 步长10nm; ktXM|# +HpA:]#Y 规划深度:20——200nm 步长10nm; {lzWrUGO ^oz3F]4,g 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 Wtd/=gmiI &&8x%Pml 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 eS^7A}*wd- lN)C2 2 使用扫描模块进行参数联合调查。 n+9=1Oo" 优化函数依据迭代次数进行显示: eb\K "ec" >h9IM$2 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 s]0{a.Cpv oSKXt}sh TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 9rX&uP)j^# O/(`S<iip 参数构成: _Ay9p[l .hb:s,0mP 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; net@j#}j- xIW3={b 3 局部参数优化: G_8R K,H. <NY^M! 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 p`dU2gV SHxNr(wJ<Q 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; Lg+Ac5y}` 1-uxC^u?|# 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 pU}(@oy 7F7{)L s c,Hq\$& iuW[`ouX 参数定义: Rok7n1gW U}[d_f 规划深度为20-200nm,权重1e20 H2\;%K 2 558V_y: 缝宽10—190nm权重1e20 HWrO"b*tO ZU4nc3__ 优化函数定义: YlQ=5u^+ {4}yKjW%z ——TE效率最小值被最大化(全波段) /Iy]DU8 IMFDM."s ——偏振对比度大于50(全波段) bo>*fNqAIy oulVg]; ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 *%NT~C
q y2dCEmhY 2;`1h[,-^ 选择下山简法进行局部优化。 VA>35w 6<SAa#@ey 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 \ a<h/4#| jD]~ AwRJ ,eW%{[g( 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 P6`u._mX X/!o\yyT 优化过的参数为: wE>\7a*P% #4%]o%. 缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% ]NY~2jmX {SPq$B_VR 结论: n1t*sk/J G@\1E+Ip 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 %6,SKg p L(<*)No 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。 K`WywH3- P>C~
i:4n 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 zpZm&WC DB|Y ~9]hV7y5C QQ:2987619807 .Wj;%|
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