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    [技术]光栅起偏器的参数优化 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-06-08

    案例315.01:光栅起偏器的参数优化

    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。

    关键词:参数优化,光栅,起偏器,亚波长

    所需工具箱:高级光栅工具箱

    相关案例:100.01,101.01

    相关教程和技术说明:Tutorial 101.01, TN.021

    建模任务:

    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。

    优化目标:

    —TE模偏振光的透过率最大化

    —TM模偏振光的透过率最小化

    优化函数

    —最小化TE的透过率

    —最小化偏振度(要求>50:1)

      

    —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化

    优化的自由变量为:

    —缝宽:10—190mm

    —光栅深度:20—200nm

    优化算法:

    —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。

    —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。

    光路流程图和偏振分析器:

    偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。

    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。

    Parameter Run 的全局搜索:

    Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。

    Parameter Run 设置

    缝宽:10—19nm 步长10nm;

    规划深度:20——200nm 步长10nm;

    使用扫描模块进行所有参数的整合研究。

    在自由参数模块中选择深度和缝宽。

    使用扫描模块进行参数联合调查。

    优化函数依据迭代次数进行显示:

    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。

    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。

    参数构成:

    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%;

      

    局部参数优化:

    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。

    起始值为:缝宽:50nm,规划深度200nm;

    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。

      

    参数定义:

    规划深度为20-200nm,权重1e20

    缝宽10—190nm权重1e20

    优化函数定义:

    ——TE效率最小值被最大化(全波段)

    ——偏振对比度大于50(全波段)

    ——均匀误差最小化,但对于通用优化函数只具有较低影响。

    选择下山简法进行局部优化。

    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。

       优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。

    优化过的参数为:

    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%

    结论:

    偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。

    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。

    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。

     
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