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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 ^vJ"-{ Q*]$)D3n 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。 yJ%t^ X_ 1hl]W+9 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 24#bMt#^ i.3cj1 所需工具箱:高级光栅工具箱 {jvOHu x&'o ]Y 相关案例:100.01,101.01 ac9qj $:Rn; 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 z"tjDP pX@Si3G` 建模任务: bF*NWm$Lf dXmV@ Noo 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。 ,Du@2w3Cq {J (R / /'Tck 优化目标: `>s7M.|X *myG"@P4hW —TE模偏振光的透过率最大化 nSS>\$ c! @F —TM模偏振光的透过率最小化 gw"~RV0 _5mc(' 优化函数: eqq`TT#Z 'l~6ErBSg —最小化TE的透过率 r!7 Y'| Cezh l —最小化偏振度(要求>50:1) (:5G#?6, ^(ScgoXva
2R]&v;A -_NC%iN#C —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 f;gZ|a
6xoq;=o
%JtbRs(~q VU|;: 优化的自由变量为: .e@> QYQtMb, —缝宽:10—190mm FXV`9uq}Z 6k"P&AD —光栅深度:20—200nm . V$ps-t M`vyTuO3SO 优化算法: Rs*vm Po(]rQbE —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的,但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 nBN&.+3t —参数优化使用下山简法(局部优化)和模拟退火法(全局优化)。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 l?/Y c8{]] 光路流程图和偏振分析器: SHD^}?-| *XbI#L%> 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 vfcb:x Tr& }$kird 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。 N
L'R\R `Gd$:qV Parameter Run 的全局搜索: oE?QnH3R EVt?C+ Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 |%1?3Mpn Ri#H.T<' Parameter Run 设置 auHFir8f Ue*C>F
缝宽:10—19nm 步长10nm; |Ps% M|8~ K=?VDN 规划深度:20——200nm 步长10nm; ar.AL' ]3B %8 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 Vw#{C> w~Ff%p@9 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 |E@djosyC AW,OHSXh6 使用扫描模块进行参数联合调查。 DNkWOY#{ 优化函数依据迭代次数进行显示: 6Pn8f @
O>&5gB1u 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 nmFC%p)4 0)!Ll*L!p TE透过率和偏振对比度对于不同参数设置已经达到了最大化。 1mH%H*# tNIlzR- 参数构成: i)ASsYG! [zkikZy 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; 1tMQqI`N B*1W`f 局部参数优化: q
o 1lj"P _:`!DIz~9} 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 ;AJTytE>% 7=XL!:P 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; %XTcP2pRJ 4~z?" 参数和优化函数被严格定义,以便在TE透过率,偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 &<pKx! 3WY$WRv ^Q+i=y{W Avlz=k1* 参数定义: ;8{cA_& lb*8G 规划深度为20-200nm,权重1e20 "xRBE\B F^k.is
缝宽10—190nm权重1e20 BV`- =wRC x]|+\1 优化函数定义: ]aryV?!6 sZ<9A Xk-E ——TE效率最小值被最大化(全波段) } MbH3ufC fV:4#j ——偏振对比度大于50(全波段) *i{Y 9f8 \C^;k%{LV ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 Wu6<\^A $,>@o=)_ Mg,:UC: 选择下山简法进行局部优化。 3jH \yXj evA/+F,& 左图显示了最小化TE透过率,右图显示了最小化偏振对比度。 (b,[C\RBF llV3ka^! &k7;DO 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 CSPKP#,B0[ 6 15s5ZA 优化过的参数为: G rmzkNlN bI.t<; 缝宽:46nm;规划深度200nm;最小化偏振对比度50;TE透过率的均匀误差7% !2UOC P NcPgq?3p 结论: [+m?G4[ ^u}L;`L 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ph>7?3;t 5}$b0<em~ 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。 E37<"(; K_?W\Yg 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 |t
iUej ~ 9)"! G$0c'9d*( QQ:2987619807 ^.k
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