光学学报, 2019, 39 (7): 0705002, 网络出版: 2019-07-16   

应用于亚波长角向偏振金属光栅设计的快速收敛粒子群算法优化 下载: 1244次

Fast Convergent Particle Swarm Optimization Algorithm for Subwavelength Azimuthally Polarized Metal Grating Design
作者单位
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所国家光栅制造与应用工程技术研究中心, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
图 & 表

图 1. 亚波长角向偏振金属光栅。(a) 光栅为同心环结构; (b) 光栅横截面示意图

Fig. 1. Subwavelength azimuthally polarized metal grating. (a) Grating with concentric ring structure; (b) cross section of grating

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图 2. 光栅分区示意图

Fig. 2. Schematic of grating partition

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图 3. PDW-PSO第一步基本流程

Fig. 3. Flow chart of 1st step of PDW-PSO

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图 4. PDW-PSO第二步基本流程

Fig. 4. Flow chart of 2nd step of PDW-PSO

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图 5. 采用RCWA计算仿真得到反射率

Fig. 5. Simulated reflectivity by RCWA

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图 6. 三种不同形式的目标衍射效率曲线和设计结果。(a)多峰谱线; (b)窄带谱线; (c)宽波段谱线

Fig. 6. Object diffraction efficiency curves and designed results of three different types. (a) Multi-peak curves; (b) narrow-band curves; (c) broad-band curves

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图 7. 不同种群规模下三种PSO算法的准确度。(a)单峰谱线(亚波长角向偏振金属光栅); (b)多峰谱线; (c)窄带谱线; (d)宽波段谱线

Fig. 7. Accuracy of three PSO algorithms under different sizes of population. (a) Single peak (SAPG); (b) multi-peak curve; (c) narrow-band curve; (d) broad-band curve

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表 13种PSO的平均迭代次数

Table1. Average iteration times of three PSO algorithms

Curve typePSOIDW-PSOPDW-PSO
1st step2nd step
Single peak (SAPG)89.8374.0018.52.70
Multi peaks142.70107.2790.314.00
Narrow-band178.00158.10119.03.03
Broad-band69.6053.0021.54.00

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表 2不同目标谱线下三种方法的RCWA平均调用次数

Table2. Average calling times of RCWA of three algorithms under different object curves

Type of target spectrum linePSOIDW-PSOPDW-PSO
Single peak (SAPG)3144.052590.00224.00
Multi peaks4994.503754.451122.10
Narrow-band6230.005533.50939.05
Broad-band2436.001855.00290.50

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朱春霖, 焦庆斌, 谭鑫, 王玮, 巴音贺希格. 应用于亚波长角向偏振金属光栅设计的快速收敛粒子群算法优化[J]. 光学学报, 2019, 39(7): 0705002. Chunlin Zhu, Qingbin Jiao, Xin Tan, Wei Wang, 巴音贺希格. Fast Convergent Particle Swarm Optimization Algorithm for Subwavelength Azimuthally Polarized Metal Grating Design[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(7): 0705002.

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