光栅起偏器的参数优化

K &[0`sH!   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 5HbHJ.|r   &;$uU   这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 &E`Nu (e   !~E/Rp   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 VD.TosVeWo   eCI'<^   所需工具箱：高级光栅工具箱 .F ?ww}2p]   8#QT[H 4F   相关案例：100.01,101.01 %wbdg&^   6/;YS[jX   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 a?-Jj\q   nYtkTP!J6   建模任务： phDIUhL$z   xsZN@hT   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。 ?^|[Yzk   I!/EQO|   Qh@Q6   优化目标： EeYL~ORdi   WoXAOj%iW   —TE模偏振光的透过率最大化 g+o$&' \   !/}4_s`,   —TM模偏振光的透过率最小化 x)?V{YAL   %/2 ` u   优化函数： `O7vPE   G4i%/_JU   —最小化TE的透过率 Jz''UJY/O   >. SO2w   —最小化偏振度（要求＞50:1） +vZYuEq_   <~|n}&   XB'rh F8rl      Cx;it/8+   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 MQ =x:p{   "*zDb|v   E:rJi]   ;*5z&1O   优化的自由变量为： %>K(IRpMW   ` ,T.   —缝宽：10—190mm \WE/#To   MO~T_6   —光栅深度：20—200nm _U}|Le@ e   l4kqz.Z-g   优化算法： U$D: gZ   *effDNE!   —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。 <w&'E6mU   —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。 9{u/|,rq1   +!@xH];   光路流程图和偏振分析器： -AnJLFY   44QW&qL!(   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 mTH[*Y,   >%"TrAt   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。 0uKm)t/   i8<5|du&?   Parameter Run 的全局搜索： |%4nU#GoB   + o< 7*   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 .dzw5R&   tqA-X[^   Parameter Run 设置 {{A=^rr%C   |vi=h2*   缝宽：10—19nm 步长10nm； heF'7ezv#   }Bh\N5G%   规划深度：20——200nm 步长10nm； hpOY&7QUTD   i_Lu   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 x^3K=l;N   ;Qd'G7+   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 0Wd5s{S   v-$X1s   使用扫描模块进行参数联合调查。 6jr}l   优化函数依据迭代次数进行显示： QdZHIgh`i   GLY, <O>D5   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。 3 } $9./+   2P57C;N8|   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。 $LR~c)}1I   :^7_E&   参数构成： ]$K5 8C   5'Mw{`   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%；

aS3-A4   uF,%N    W[!bF'-10   ^CwS'/fdN      W*c^( W   局部参数优化： 5;{*mJ:F   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。 R{4[.   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； l5e`m^GK   #I yM`YB0   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。 I~ SFY>s      aLevml2:T   ,J*#Ixe}   参数定义： "(F:'J} X   规划深度为20-200nm，权重1e20 USf;}F:-C   缝宽10—190nm权重1e20 TGPdi5Eq   0J)VEMC    优化函数定义： Se/]J<]   ——TE效率最小值被最大化（全波段） U,/9fzgd   e]jzFm~   ——偏振对比度大于50（全波段） 1p>&j%dk   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 mnMY)-6C   LrfyH"#!:   ~xZ)b tf   选择下山简法进行局部优化。 %cc<>Hi   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。 !]f:dWSLB   . =A|      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 !ImtnU}   d~d~Cd`V   优化过的参数为： @n=FSn6 c   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% /Bnh%6#ab   结论： )vur$RX   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Vzrp9&loY   FCr>$   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。 9%Ftln6   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。