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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 *c@]c~hY,  
     98WJ"f_ #  
    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。 B^1Io9  
     wJF$<f7P  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 |nO }YU\E  
     q{.~=~  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 t aOsC! Bp  
    3lNw*M|")  
    相关案例：100.01,101.01 P q( )2B  
     !i6 aA1'  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 zdDJcdbGd1  
     Q1'D*F4  
    建模任务： ..^,*  
     g? \pH:|79  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 M~!LjJg;  
     "?sLi  
    R7By=Y!t  
    优化目标：  Ia)^  
    Q_a%$a.rV  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ?rV c}  
     SHPZXJ{  
    —TM模偏振光的透过率最小化 9a_(_g>S  
     dkbKnY&  
    优化函数： ;d  >  
     sfNAGez  
    —最小化TE的透过率 jfrUOl'l  
     2!Ex55  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） O~&l.>??  
    ?jzadCel  
     ({x<!5XL  
       BF6H_g  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 Web8"8eD  
    /7zy5  
       s/'gl  
    }c,}+{q  
    优化的自由变量为： cjO,#W0&f  
    `+/[0B=.  
    —缝宽：10—190mm VbX$i!>8  
     P6 G/J-  
    —光栅深度：20—200nm -nT+!3A8  
     2jx+q  
    优化算法： zR3Z(^]v  
     O"9f^y*  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 ,K6]Q|U@r  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 L=}UApK  
     L7%'Y}1e.  
    光路流程图和偏振分析器： Xc5[d`]  
     _.06^5o  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 fhn0^Qc"+  
     o6K BJx  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 IJXH_H_%*  
    E(U}$Zey  
    Parameter Run 的全局搜索： (*fsv g~  
     :7>Si%  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 J0p,P.G  
     qc'tK6=jp  
    Parameter Run 设置 +msHQk5#$m  
     |2 wff?  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； <CmsnX  
     8h20*@wSN  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Pe wPl0  
     v|,Hd  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 [Iihk5TT  
     iK %Rq  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 o>`/,-!  
     X)f"`$  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 nLfnikw&  
    优化函数依据迭代次数进行显示： S s`0;D1  
    M9OFK\)  
    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。 LMG\jc?,  
     Yg]f2ke  
    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。 >6DY3\  
     QT&{M #Ydn  
    参数构成： ycAQPz}=I  
     8rpN2M 3h  
    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%； n ~3c<{coZ  
      
     B-gr2-  
    局部参数优化： S~Hj. d4/  
    "\=_- `  
    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。 eXaDx%mM  
    .CpF0  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； +%Gm2e;_u  
    \%Smp2K  
    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。 ^c7L!F  
    Nb9pdkf0  
    er#=xqUY  
    J;kbY9e  
    参数定义： zn~m;0Xi  
    tQ}gBE63  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 ` cv:p|s  
    q%vUEQLBp  
    缝宽10—190nm权重1e20 n|*V 8VaL  
    fIcv}Y  
    优化函数定义： r4lG 5dV  
    5~X%*_[],  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） E>1USKxn  
    ]1[;A$7  
    ——偏振对比度大于50（全波段） W[m_IY  
    WE7l[<b  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 >lW*%{|b$^  
    7A|jnm  
    rN~`4mZ  
    选择下山简法进行局部优化。 a wK'XFk  
    nJya1AH;  
    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。 ]xG4T>S  
    yW&i Uh=0  
       uSQ*/h-<)0  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ({9!P30:  
    Y"jDZG?  
    优化过的参数为： ;~bn@T-  
    `+o.w#cl  
    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% 5xHiq &d.E  
    WI,=?~-   
    结论： _YS+{0 Vq%  
    ("oA{:@d  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 1W g8jr's  
    yBj)#m5!  
    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。 B# fzMaC  
    D=>^m=?0  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 eQx"nl3U%  
     c$|dK  
    iPOZ{'Z  
    QQ：2987619807     [mPdT^h  
     
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