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案例315.01:光栅起偏器的参数优化 fTK84v"7_ $II~tO 这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 A yn$, l S
p"(& 关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长 DC BN89# eMV8`&c' 所需工具箱:高级光栅工具箱
{;u+? uY Pn@DHYP 相关案例:100.01,101.01 JwWxM3(%t [Ne'2z 相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021 /S~ =qodS -lv(@7o~ 建模任务: ~mK+Q%G5 i tk/1 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。 jr#*;go ;qWSfCt/^ 0u( 0*Xl 优化目标: mtE+}b@(!& ]Z85%q^` —TE模偏振光的透过率最大化 $[7/~I>m 9^Web~yi# —TM模偏振光的透过率最小化 yUxz,36wZ ouFKqRs; 优化函数: o"A)t= kw2d<I$] —最小化TE的透过率 2@ZRz%(Oa& $o$WFV+h —最小化偏振度(要求>50:1) jk\V2x@DR VTyj<6Y
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6 —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 vo&h6'i>7 >w.%KVBJ
,Sy&?t}` e0Gs|c+6 优化的自由变量为: !su773vo OZ"76|H1` —缝宽:10—190mm yA_ly < m9&%A0 —光栅深度:20—200nm jWh)bsqI! Zp<#( OIu 优化算法: X*5N&AJ g:G5'pZf —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。 M_r[wYt! —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。 &2q<#b J}#2Wy^{ 光路流程图和偏振分析器: Iij$ce`nx @qx$b~% 偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 =]pEvj9o &o1k_!25 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。 d'3"A"9R7- Acd@BL* Parameter Run 的全局搜索: e+VE FWz p1HbD`ST Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 8$ #z> =#<bB)59 Parameter Run 设置 .j**>&7L NZ6:ZzM 缝宽:10—19nm 步长10nm; 1~LfR e L}X(). 规划深度:20——200nm 步长10nm; UA]fKi r_
B.bK 使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 [/ertB )N1iGJO) 在自由参数模块中选择深度和缝宽。 zfg+gd)Z c813NHW 使用扫描模块进行参数联合调查。 }#g+~9UK 优化函数依据迭代次数进行显示: Qc PU{#6 w1VYU> 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。 .c__T{<)[ ?cKTeGrS 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。 9$C?)XKXB :)tsz; 参数构成: 3Lq9pdM>2@ >lzXyT6x8 缝宽50nm,规划深度200nm;最小TE透过率72.7%;最小偏振对比度62;TE透过率均匀误差7%; ZW0\_1 U0{)goN. dn Sb}J 局部参数优化:
_VmXs&4 Ryxu#]s 使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 (~E-=+R[$& /;1O9HJa 起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm; w9O!L9 6 U[8F{LX 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。 U|\ .)h= z1^fG) vH1,As @7.7+blS"H 参数定义: - _6`0 dG]B-(WTC 规划深度为20-200nm,权重1e20 9PV+Kr!c5I n~}[/ly 缝宽10—190nm权重1e20 9&`";dg ;FF+uK 优化函数定义: $ Y^0l #d/T7c# ——TE效率最小值被最大化(全波段) ?TK`s Gy &/)B d% ——偏振对比度大于50(全波段) }Q ]-Y : op9vz[o#4 ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。 =l${p*ABQ Q.h.d)) [6_.Y*}N 选择下山简法进行局部优化。 $?]`2*i KRcB_( 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。 /`DKX } cL;%2TMk ~K<h~TNP 优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 -zqpjxU: ~1twGG_; 优化过的参数为: 8TP~=qU ]vn*eqd 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% BB&7VSgc- bG`aF*10)! 结论: 6 XZF8W Cpm&w?6 偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 hx4X#_)v ^XsIQz[q 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。 n*UD0U}` To_Y
8 G 最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 MlDWK_y_& QQ:2284816954 备注:光学 z?NMQ8l|:6
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