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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 ) uP\>vRy  
     TOLl@p]lU  
    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。 VhEMk\  
     Mp\<cE  
    关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 ^%y`u1ab  
     g<\z=H  
    所需工具箱：高级光栅工具箱 + E"[  
    ezTZnutZ  
    相关案例：100.01,101.01 HI&kP+,y  
     -Cid3~mX3  
    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 OY"6J@[z  
     u}6v?!  
    建模任务： /vE]2Io  
     59Sw+iZj  
    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。 OuIv e>8  
     5|$a =UIR  
    9h(IUD{8  
    优化目标： A[UP"P~u/  
    =FW5Tkw0  
    —TE模偏振光的透过率最大化 :46h+?   
     /48 =UK  
    —TM模偏振光的透过率最小化 #p yim_  
     [6(Iwz?  
    优化函数： \|Dei);k  
     &d`^ E6#  
    —最小化TE的透过率 ;_<)JqUh  
     +~2rW8  
    —最小化偏振度（要求＞50:1） $M"0BZQ?y!  
    1K|@ h&@  
     L*?!Z^k  
       N b3$4(F  
    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 k3@HI|  
    <rK=9"$y(t  
     qg,Nb  
    HW7FP]NH  
    优化的自由变量为：  YRB%:D@u  
    9(VRq^Z1  
    —缝宽：10—190mm 't>r sp+#  
     S-E++f9D~  
    —光栅深度：20—200nm ]jM^Z.mI+  
     qjC_*X!  
    优化算法： oJaAM|7uv  
     p4/$EPt)lY  
    —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 .?#uxd~>  
    —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 WO%h"'iJ  
     !eD+GDgE]  
    光路流程图和偏振分析器： Nh)[r x  
     w;`m- 9<Y  
    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 O25m k X  
     ! gp}U#Yv  
    对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 uzorLeu  
    oP$kRfXS!<  
    Parameter Run 的全局搜索： |ViU4&d*  
     &`:rp!Lc  
    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 `B#Z;R  
     4'At.<]jL  
    Parameter Run 设置 A'eAu  
     <]#o*_aFP  
    缝宽：10—19nm 步长10nm； x% XT2+  
     kP,7Li\  
    规划深度：20——200nm 步长10nm； lpEDPvD_Vm  
      Q&+c.S  
    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 <lld*IH  
     $U'3MEEw  
    在自由参数模块中选择深度和缝宽。 r<FQX3  
     F2oJ]th.3  
    使用扫描模块进行参数联合调查。 F RH&B5w  
    优化函数依据迭代次数进行显示： >C2HC6O3  
    /e5\9  
    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。 2lz {_9  
     1~qm+nET\  
    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。 k46gY7y,9  
     iK x+6v  
    参数构成： ;6<zjV7}  
     +sn2Lw!^  
    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%； T7GQ^WnA  
    tBl#o ^  
      
    jyjQzt >\  
    局部参数优化： rdI]\UH  
    2NR7V*A  
    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。 ?Y!U*& 7  
    p+D=}O  
    起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ;F,qS0lzE  
    V [4n'LcE  
    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。 k|ip?O  
    {"4<To]z  
    2 zl~>3S  
     [`bZ5*&  
    参数定义： 6~:+:;  
    6<76O~hNZ  
    规划深度为20-200nm，权重1e20 Sf5]=F-w  
    Kfd_uXL>  
    缝宽10—190nm权重1e20 _sm;HH7'*  
    yam}x*O\xn  
    优化函数定义： $F1_^A[  
    T/7vM6u  
    ——TE效率最小值被最大化（全波段） 3jg'1^c  
    .P%ym~S  
    ——偏振对比度大于50（全波段） >e_%M5 0  
    =jG?v'X  
    ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 )BlJ|M  
    x,-S1[#X;  
    =WjJN Q  
    选择下山简法进行局部优化。 n>T:2PQ3  
    B<C&ay  
    左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 GMT or  
    i?W]*V~ply  
       >@:667i,`  
    优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 wzxdVn 'S  
    0k.v0a7%  
    优化过的参数为： mLULd}g/o  
    Q4 CJ]J`  
    缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% 1 Xa+%n9  
    ,M{Q}:$+4  
    结论： :r^klJ(m  
    ?to1rFrU  
    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 !(yT7#?hP  
    i9y3PP)  
    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。 86#-q7aX  
    /Bm#`?(ia  
    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。 y-<$bA[K~  
    QQ：2284816954 备注：光学     SLg+H  
     
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