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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 正序阅读 楼主  发表于: 2021-04-16
    案例315.01：光栅起偏器的参数优化 IaO*{1re  
     wcGv#J],  
    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。 GZm=>!T  
     4|DN^F~iut  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 WZ UeW*#=  
     XY<KLO%  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 W3n[qVZIC  
    'h[7AZ&)#  
    相关案例：100.01,101.01 olK*uD'`  
     )/Oldyp  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 \jAI~|3  
     $)'LbOe  
    建模任务： BRv#`  
     xM/WS':V  
    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。 W9{y1,G9  
     u@Bgyt7Y  
    bG+Gg*0p  
    优化目标： rY)m"'puP  
    "@rHGxK  
    —TE模偏振光的透过率最大化 !. :b}t  
     rw75(Lp{  
    —TM模偏振光的透过率最小化 MI~Q Xy,  
     [5Zi\'~UH)  
    优化函数： u3sr"w&  
     #*3 vE& p  
    —最小化TE的透过率 +y][s{A  
     jEK{47i v  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） /K_*Drk>  
    ;XXEvRk  
     Vc+~yh.)  
       @9\E  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 B0^:nYko  
    ~O 4@b/!4  
     HN<e)E38  
    ~!_UDD  
    优化的自由变量为： 8an_s%,AW  
    {(h!JeQ  
    —缝宽：10—190mm {7Kl #b  
     Htep3Ol3  
    —光栅深度：20—200nm lLEEre  
     +:u &]  
    优化算法： u3HaWf3  
     $[b1_Db  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 OGW0lnQ/  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 !@> :k3DC&  
     X$ A ]7t  
    光路流程图和偏振分析器： lNv xt6@s  
     |2I 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。 c32"$g  
     M$3/jl*#}  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 ~~#/jULbV  
    v=D4O.  
    Parameter Run 的全局搜索： zZV9`cqZ{  
     t_qX7P8+'  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ZOL#Q+U  
     l#]+I YD  
    Parameter Run 设置 j)}TZx4~  
     M ED_#OS  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； s$/ Z+"f(  
     i^ eDM.#X  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； Y7`Dx'x  
     H#QPcp@  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 [LSs|f  
     ^!SwY_>  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Qe=eer~jI  
     UDb  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 mm N $\2  
    优化函数依据迭代次数进行显示： u)l[*";S  
    `>`{DEDx{5  
    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。 5NMju!/  
     ))J#t{X/8v  
    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。 # twl  
     ;(LC{jY  
    参数构成： Chtls;Ph[  
     N0fmC*1-  
    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%； j7C&&G q  
    7] 17?s]t,  
      
    9tB:1n}  
    局部参数优化： 9bD ER  
    ^2mCF  
    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。 %UCuI9  
    58Z,(4:E  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； s?&UFyYb,  
    `R:HMO[ow  
    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。 !(qaudX{>k  
    xQ8?"K;iX  
    200Fd8Ju  
    '>UQsAvm  
    参数定义： Tc;j)_C)  
    2tdr1+U?g  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 `wLMJ,@f.  
    MT.D#jv&  
    缝宽10—190nm权重1e20 t%30B^Ii%K  
    %<'PSri  
    优化函数定义： 9'h4QF+Y  
    C-L["O0[  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） jxA*Gg3cT5  
    N^By#Z  
    ——偏振对比度大于50（全波段） >tVD[wVF0  
    N+0`Jm  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 Ke,$3Yx  
    Lw #vHNf6  
    UNd+MHE74I  
    选择下山简法进行局部优化。 /*) =o+  
    \J3n[6;  
    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。 D*o[a#2_  
    *heX[D &>)  
       'Lv>!s 7  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 gIaPS0Q  
    dnUiNs8  
    优化过的参数为： k6W  [//  
    <{b#nPc!,#  
    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% Xu#K<#V  
    *[[TDduh&  
    结论： MbeO(Q  
    p}R3A J  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 '9#h^.  
    Na2n4x!  
    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。 [}!obbM  
    Sej\Gt  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 )nJh) {4\  
    QQ：2284816954 备注：光学     by%k*y  
     
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