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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 hQHV]xW  
     jY$|_o.4  
    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 =EV8~hMyqh  
     MO/l(wO  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 #4~Ivj  
     Xo]FOJ 5  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 !~>u\h  
    k]I<%  
    相关案例：100.01,101.01 PksHq77  
     .F%RW8=Q  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 bpKb<c  
     .@1\26<  
    建模任务： 8FbBv"LI,g  
     F>!fu.Ws  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 sQTW?KA-Te  
     &z%7Nu  
    Q,)G_lO  
    优化目标： 2BRY2EF  
    &b{L|I'KYT  
    —TE模偏振光的透过率最大化 P#76ehR]K  
     @0Tm>s  
    —TM模偏振光的透过率最小化 MF%9  
     K$f~Fft  
    优化函数： 7\5 [lM  
     1/ j}VC  
    —最小化TE的透过率 w[]7{ D];  
     tPFV6n i  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） O:k@'&  
    qItj`F)d  
     8G(wYlxi  
       C 5)G^  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ]TD]    
    ) ~ C)4  
     8 I,(\<Xv  
    d]w*fn  
    优化的自由变量为： ]Nsb V  
    H |75,!<  
    —缝宽：10—190mm i[WTp??Uv  
     =}_c=z?UY  
    —光栅深度：20—200nm W\FKA vS  
     #WfJz}P,!  
    优化算法： `Mp]iD {  
     vmW4a3  
    —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。 $6ITa}o  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 3$WK%"%T  
     N[r@Y{  
    光路流程图和偏振分析器： >(d+E\!A  
     .KK"KO5k  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 &/Tx@j^.C  
     Q_M2!qj  
    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。 )3z.{.F  
    /T*{Mo{B  
    Parameter Run 的全局搜索： pE15[fJ`  
     5.5dB2w  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 DHm$gk  
     P'Rr5Xa  
    Parameter Run 设置 "52wa<MV J  
     jZ.+b j >  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； A5 8i}G9  
     =XudL^GF  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Yo(8mtYU  
     ~hP[[?  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 !)_5z<  
     ^3AJYu  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 .r]n<  
     M`iJ6L  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 vT3LhN+1  
    优化函数依据迭代次数进行显示： Dt.OZ4w5  
    p 4(-  
    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。 QT^( oog=  
     <1_?.gSi  
    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。 -7;RPHJs  
     lL%7lO   
    参数构成： uCmdNY  
     m0/J3  
    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%； {`l]RIig  
      
    r|0C G^:C  
    局部参数优化： iHQFieZ.E  
    _VR4 |)1g  
    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。  '6 w|z^  
    eYR/kZ %<  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； $m{\<A  
     0fNWI  
    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。 -YS n 3=  
    2Uu,Vv  
    ux{OgF fi  
    9YB~1 M  
    参数定义： c.jnPVf:  
    lywcT! <  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 C8NbxP  
    aU#8W.~  
    缝宽10—190nm权重1e20 Ig$5Ui  
    VO++(G)  
    优化函数定义： %;^6W7  
    1Kwl_jf  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） <J`_Qc8C  
    F \} Kh3  
    ——偏振对比度大于50（全波段） 9x{T"'  
    :gQc@)jZ(*  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 +wT,dUin_<  
    NW!e@;E+i  
    P\SD_8  
    选择下山简法进行局部优化。 tDIzn`$ z  
    AO^F6Y/  
    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。 :~6%nFo  
    hRc\&+#/  
       rKi)VVkx_  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Xb6@;G"  
    Q9W*)gBv n  
    优化过的参数为： 7B7I'{d  
    Jz3q Pr  
    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% t(}&<<1Bz  
    E7*1QR{Q  
    结论： eaF5S'k 4$  
    Wy4v~]xd%  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 HJ_xg6.x  
    73N%_8DH  
    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。 ?]5wX2G^|J  
    ^Ko0zz|R/  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 <NS= <'U  
    w8{deSdfP  
    Vvv -f  
    QQ：2987619807     #9 } Oqm  
     
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