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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 /~"AG l.  
     /]l f>\x1  
    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。 j5A\y^Kv  
     Q5T(nEA  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 +9}' s{  
     4= $!_,.  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 Q^kMCrp  
    R''Sfz>8  
    相关案例：100.01,101.01 :`j"Sj !t3  
     *U2Ck<"]  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 X{|k<^:  
     Y/!0Q6<[2Y  
    建模任务： fX$6;Ae  
     aH9L|BN*  
    平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 3V!W@[ }:  
     _BCT.ual  
    PKATw>zg<  
    优化目标： 5\5~L  
    0YHYxn  
    —TE模偏振光的透过率最大化 ~JT lPU'  
     V?o&])?[  
    —TM模偏振光的透过率最小化 5Wj5IS/  
     /. f!  
    优化函数： \J\vp0[nO}  
     Q9nu"x %  
    —最小化TE的透过率 q w"e0q%)  
     6l=M;B7:i  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） OHQ3+WJ  
    )8\Z=uC  
     X^9t  
       jeyaT^F(   
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 *E$H;wKs8  
    X{4xm,B/  
     _GRv   
    b<48#Qy~l  
    优化的自由变量为： #0xm3rFy4  
    s' _$j$1  
    —缝宽：10—190mm V}p*HB@:  
     C3^X1F0  
    —光栅深度：20—200nm $d5&~I  
     69[w/\  
    优化算法： o(vZ*^\  
     if\k[O 1T6  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 Pau&4h0  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 c M|af#o  
     Di]Iy  
    光路流程图和偏振分析器： &xF4p,7  
     #{.pQi})  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 \0xzBs1!  
     =r=^bNO  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 u~j'NOv  
     W"#j7p`d  
    Parameter Run 的全局搜索： &L2`L)  
     k)o7COx  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 axt6u)4%7:  
     47$-5k30  
    Parameter Run 设置 $=QNGC2+  
     OqUE4. vIP  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； -uS7~Ww.a  
     9~*_(yjF  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； ZfF`kD\  
     V1AEjh  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 xX[{E x   
     u&Ie%@:h9R  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 4?* `:  
     "y3dwSS  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 E$oA+n~  
    优化函数依据迭代次数进行显示： +U c&%Px  
    KG7X8AaK#  
    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。 9'1;-^U1  
     VbY>l' rY  
    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。 :5n"N5Go  
     _j|n}7a  
    参数构成： BBZ)H6TzL  
     w2RESpi  
    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%； =[O<.'aG-  
    yBD.Cs@  
      
    QB oZCLv  
    局部参数优化： < '+R%6  
    `"1{Sx.  
    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。 P,+ 0   
    V9);kD  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； P+D|_3j  
    \5v=pDd4g  
    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。 ^y;OHo  
    )PanJHtU  
    Z{|.xgsY  
     K{7S  
    参数定义： Jh/M}%@|  
    Vtc)/OH  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 cC(ubUR  
    Q?I"J$]&L  
    缝宽10—190nm权重1e20 "|~B};|MFF  
    U_=wL  
    优化函数定义： FcbA)7dD  
    ~,3v<A[5Vi  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） WhVmycdv  
    %i JU)N!  
    ——偏振对比度大于50（全波段） M<|~MR  
    eUUD|U*b   
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 vVvt ]h  
    n?ZH2dI \0  
     *<h  
    选择下山简法进行局部优化。 E.Gh@i  
    @a7(*<".  
    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。 SS<+fWXE  
    2+G:04eS,e  
       IQ27FV|3  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 BIB>U W  
    (J) Rs`_  
    优化过的参数为： vGMOXbq4&  
    t&?v9n"X  
    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~u : D  
    h0EGhJs  
    结论： H:nu>pz t  
    @|*Z0bn'  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 a[{QlD^D  
    1Qc(<gM  
    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。 :Pp;{=J  
    K5c7>I%k  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 "1j\ZCXK_Z  
    QQ：2284816954 备注：光学     Y.hH fSp  
     
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