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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: 2021-04-16
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 i "X" -)#  
     9ZatlI,  
    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。 ;*9<lUvu  
     Tp.]{*  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 oSf`F1;)HQ  
     o:"(\$  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 K IR3m )  
    $ <C",&  
    相关案例：100.01,101.01 6A|XB3  
     L+T7Ge q  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 i gjn9p&_  
     U>bIQk"4  
    建模任务： K :+q9;g  
     *:"60fkoU  
    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。 r$'.$k\  
     }LQV2 hKTG  
    >,'guaa  
    优化目标： ,Shzew+  
    WS(m#WFQr  
    —TE模偏振光的透过率最大化 XqhrQU|wM  
     _T~&kwe  
    —TM模偏振光的透过率最小化 7+@-mJMP$D  
     W&D{0i`y  
    优化函数： A-_M=\  
     2_o\Wor#  
    —最小化TE的透过率 Ui9;rh$1eU  
     !7Qj8YmS  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） H\E%.QIx  
    &m[}%e%~0  
     < 1m `  
       -MsL>F.]  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 F$|:'#KN  
    }NG P!  
     j)@{_tv6;  
    >SziRm>Y7  
    优化的自由变量为： ZGI<L  
    ) R5j?6}xF  
    —缝宽：10—190mm \-{$IC-L  
     &`vThs[x  
    —光栅深度：20—200nm .f;@O qU  
     :pz@'J  
    优化算法： PNo:vRtsq  
     R+e)TR7+  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 b\o>4T  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 c9Cc%EK  
     *)I^+zN  
    光路流程图和偏振分析器： ].aFdy  
     ht>/7.p]  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 m-;8O /  
     ,O-_Pv  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 _/cX!/"  
    u>agVB4\F  
    Parameter Run 的全局搜索： ^-mWk?>  
     LikCIO  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 _y>drvg  
     :V#xrH8R  
    Parameter Run 设置 3vAP&i'I  
     5!$sQ@#}D  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； 89{;R  
      F0zaA  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； VYh/ URU>  
     QHUFS{G ]  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 i[FYR;C  
     GE=S.P;  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 "cly99t  
     i;]# @n|  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 !v9`oL26  
    优化函数依据迭代次数进行显示： n c~JAT# '  
    Otq1CD9  
    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。 KD+&5=Y  
     )1@%!fr  
    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。 B1E:P`t  
     I!u=.[5zdC  
    参数构成： WS.g` %  
     n <> ^cD  
    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%； \pTC[Ry1  
    WJa7  
      
    {YrA [9  
    局部参数优化： 8f)pf$v`   
    7^M$u\a)U  
    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。 f O+lD  
    '/0e!x/8  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； }|[0FP]v  
    <ME>#,  
    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。 F]>+pU  
    kX}sDvP3  
    Jc]66   
    ~=[5X,Ta  
    参数定义： 7,Z<PE  
    88[u^aC  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 yIngenr$  
    NRT]dYf"z  
    缝宽10—190nm权重1e20 y x#ub-A8  
    $MNJsc^n  
    优化函数定义： \.sC{@5K  
    iT O Y  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） `Eu,SvkFw  
    3K/ tB1  
    ——偏振对比度大于50（全波段） P,WQN[(+  
    3$5E1*ed  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 k W 8>VnW  
    |#yT]0L%pA  
    w{*V8S3h9  
    选择下山简法进行局部优化。 gn~^Ajo  
    sN?Rx}  
    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。 3Zyv X]@_  
    aE3eYl9u  
       I2SH j6 -  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 jJt4{c  
    qR?}i,_  
    优化过的参数为： R-OO1~W=  
    -Q?c'e  
    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% Jq?zr]"A  
    ; 8eGf'  
    结论： zOFHdd ,"g  
    _j0xL{&&  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 B3?rR-2mEE  
    k4u/v n`&r  
    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。 ?K2}<H-  
    % a.T@E  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 "zQ<)Q]U  
    QQ：2284816954 备注：光学     &N6[*7  
     
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