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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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    光币
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    光券
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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 %z AN@  
     V?+Y[Q  
    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。 -$5nqaK?  
     5SmgE2}  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 @`#"6y?  
     aT%6d@g  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 %%Z|6V74  
    $61*X f+*  
    相关案例：100.01,101.01 rJ_fg$.<  
     rQD7ZN_ R  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 wMru9zyI  
     WG.J-2#3  
    建模任务： \j3XT}  
     tz"zQC$  
    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。 'Gds?o8  
     \l9S5%L9  
    Dh{sVRA  
    优化目标： iWu^m+"k  
    ]{'lV~fc  
    —TE模偏振光的透过率最大化 !)TO2?,^  
     ]NgEN  
    —TM模偏振光的透过率最小化 ~V<62"G  
     7Yd]#K{$  
    优化函数： c<j  +"  
     /J0ctJ2k  
    —最小化TE的透过率 ITu5Y"x  
     H@pF3gh  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） a#:K"Mf.  
    W-ll2b  
     oN6 '%   
       */yR _f  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 Rt10:9Kz$  
    p-;I"uKv  
     B\} B H  
    v22ZwP  
    优化的自由变量为： L=."<,\  
    @G;\gJT*  
    —缝宽：10—190mm fA>FU/r  
     wth*H$iF  
    —光栅深度：20—200nm FlQ(iv)P  
     i VIpe  
    优化算法： dF/HKBJ  
     8o4?mhqV  
    —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。 c- {;P>L  
    —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。 RTR@p =ck  
     X0QLT:J b  
    光路流程图和偏振分析器： my^2}>wi  
     4?)-;Hx_X  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 SYsbe 5j  
     G`" 9/FI7  
    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>o%  
    79JU   
    Parameter Run 的全局搜索： 9!06R-h  
     hB)TH'R{:  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 -N]%) Hy  
     4q7hL  
    Parameter Run 设置 v{dvB:KP5X  
     0cBk/x^s  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； [nnX,;  
     pZv>{=2hOS  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； 9 L^:N)-  
     z1u1%FwOfM  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 [C"[#7  
     P<<hg3@  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 H tu}M8/4  
     )KPQ8y!d  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 )+ss)L EC  
    优化函数依据迭代次数进行显示： lZa L=HS#L  
    5, <:|/r  
    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。 M)1? $'Aq  
     $J] b+Bp  
    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。 qrtA'fU  
     GcL:plz  
    参数构成： 5@xl/  
     bq<DW/  
    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%； yj48GQP]  
      
    *j0kb"#  
    局部参数优化： ,`ZIW  
    Kq*D_Rh2  
    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。 CI };$4W~  
    \:/ :S"-  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； JNYFu0  
    aF~ 0\XC  
    参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 },G>+ s8h  
    '[nH] N  
    1|c\^;cTkt  
    '&.QW$B\B_  
    参数定义： )K0BH q7r  
    "7*cF>FE8  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 rg^  
    0DFxVH_xN  
    缝宽10—190nm权重1e20 RI q9wD}4(  
    ZKv^q%92  
    优化函数定义： %;Dp~T`0  
    ]hxE^/87  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） ^Cs5A0xo#s  
    ]^63n/Twj  
    ——偏振对比度大于50（全波段） *Q@%< R  
    }LaRa.3  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 nz=X/J6  
    Z,~EH  
    n2JwZ?  
    选择下山简法进行局部优化。 `]{/(pIgW;  
    Q]q`+ Z65  
    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。 l }i .  
    -|l^- Qf!  
       }BpCa6SAs  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 P1Z+XRWOM  
    Fj`6v"h  
    优化过的参数为： <L1;aNN  
    YuZxKuGy  
    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% `nxm<~-\  
    m&H@f:  
    结论： Lwg@*:`d  
    T-: @p>  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 "1P>,\Sjg  
    :CQ-?mT^LA  
    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。 $LLy#h?V]  
    ` R;6]/I?  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 3}@!TI  
    jORU+g  
    uHv9D%R  
    QQ：2987619807     7n-;++a5]  
     
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