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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 . n)R@&9 A:yql`&s 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。 Q1|zX@, >Q[ Z{ 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 MEp{v|1 EIyFGCw|U 所需工具箱:高级光栅工具箱 ]IeLKcn %f1IV(3Qc 相关案例:100.01,101.01 DQ[7p( Wv;,@xTZ 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 KT >Y^ >+Iph2] 建模任务: 'RzO`-dr u%I%4 gM 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。 ^W@%(,xb BF;}9QebmS Y5;afU=' 优化目标: aIrM-c8.O FH$q,BI!R —TE模偏振光的透过率最大化 u4m8^fj+T >kmgYWG —TM模偏振光的透过率最小化 B
I3fk *,*O.#<6 优化函数: ?K:.Pa k*\)z\f —最小化TE的透过率 `YE=B{q vNl)ltzJF —最小化偏振度(要求>50:1) $ Y^0l #d/T7c# ?TK`s Gy &/)B d% —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 $|3zsi2 UwF-*(#41 'gg<)Bd rXE0jTf:a 优化的自由变量为: !cM<&3/ g0}jE%) —缝宽:10—190mm lcjOBu 7DoU7I\u —光栅深度:20—200nm *n7=m=%) J:&.[ 优化算法: ]7yxXg 748:*
(O —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 pL`Q+}c} —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 J[hmY= , vTK8t:JQ~ 光路流程图和偏振分析器: bGK*1FlH BmccSC;o4 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 A|:+c*7] j u"?b2f 对于给定的波长范围,偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 oSkQ/5hg. bM:4i1Z Parameter Run 的全局搜索: V+@ }dJS UntFkoO Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 S<cz2FlV % -AcA Parameter Run 设置 H.'9]* z>,M@@ 缝宽:10—19nm 步长10nm; 3!fR'L/i K@g
~ 规划深度:20——200nm 步长10nm; \ERxr
'-Cx-= 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 ytjZ7J['{ t!6uz 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 <2&qIvHL rr1'|
k" 使用扫描模块进行参数联合调查。 8]`s&d@GY 优化函数依据迭代次数进行显示: .
_|=Btoo &|ne!wu 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 X';qcn_^ ecJjE
56P TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 N|2d9E sCzpNJ"8
参数构成: `Ds=a`^b N0kCdJv 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; +ZW>JjP* rOt{bh6r 局部参数优化: p#]9^oA h@=@
fa 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 Z$KyK.FUU i7r)9^y 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; L
FJ@4]%V DT>`.y%2W 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。 JQ0Z%;" Y<VX.S2kf 5YNAb/!!F [m
h>N$ 参数定义: jLI1Ed /*Q3=Dse] 规划深度为20-200nm,权重1e20 wzwv>@} ;w"h n* 缝宽10—190nm权重1e20 (:`4*xK
@S}j=k 优化函数定义: Ua
6O~,\ :LNZC,-f}5 ——TE效率最小值被最大化(全波段) %#v$d &ZC{ _t ——偏振对比度大于50(全波段) 85Yi2+8f4 V'W*'wo ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 nKr'cb !h7:rv/ TsoxS/MI" 选择下山简法进行局部优化。 yGt[Qvx# +[uh);vD`G 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 @Q2E1Uu% 36+/MvIT EHn!ZrQgh 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 __$ ;Z ^[m-PS( 优化过的参数为: Lv/}&'\( l9eTghLi 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% Nh^I{%.x 8WP"~Js! 结论: JJWPte/ 4vG-d)"M2 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 kjV>\e ">1wPq& 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。 iZdl0;16[ l6w\E=K 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 zzI,iEG YQ?hAAJ Ji!i}UjD7! QQ:2987619807 ,z#D[5
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