光栅起偏器的参数优化

5MO:hE5sm   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 $Vlfg51ob   1W"9u    这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 ak;fCx&   6JSa:Q>,   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 Xa Yx avq   P (_:8|E   所需工具箱：高级光栅工具箱 EX='\~Dw   >8#(GXnSt   相关案例：100.01,101.01 <xOpm8   ,.x5   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ^{zwIH2I]   OHR9u   建模任务： >Czcs=(L.k   d&n0:xOc   平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 Wu2#r\   Q{Jz; 6"   ACU0   优化目标： B@63=a*kG   {o*ziZh   —TE模偏振光的透过率最大化 .1t$(]CyC   Go^W\y   —TM模偏振光的透过率最小化 aGr(djD   6<(HT#= #   优化函数： =9LC"eI&|   3`5?Zgp   —最小化TE的透过率 KJ.ra\F   @433?g`2b   —最小化偏振度（要求＞50:1） ad&Mk^p   6aX m9J   'N,x=1R5      \ I/l6H>o3   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 #D .H2'_}   VCX})sp    UY+~,a   #ie{!Mh   优化的自由变量为： 9 /t}S6b{   %_@8f|# ,M   —缝宽：10—190mm mucY+k1>g   dWg$yH   —光栅深度：20—200nm  sFx$   ZBJ.dK?Ky|   优化算法： V<\:iNXX{   <;Qle   —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。 }zlvs  a+   —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。 IgptiZ7~!   JLT':e~PX   光路流程图和偏振分析器： $kZ,uvKN   +S<2d.&~   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 4:nmo@K&~   aS'G&(_   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。 vJtQ&,zG   l!~8   Parameter Run 的全局搜索： nm*1JA.:   pn{.oXomf   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 VtZ   0 -=onX   Parameter Run 设置 Jn'q'+   dU:s^^f&R   缝宽：10—19nm 步长10nm； YZr^;jfP   e@L+z   规划深度：20——200nm 步长10nm； nO\|43W   q.K >v'   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 n"@3d.21   E@0wt^   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ^Ac0#oX]M   VB IPB   使用扫描模块进行参数联合调查。 96}/;e]@   优化函数依据迭代次数进行显示： Nr:%oD_G*   '/z.\S   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。 rv9qF |2r{   [<1i[\^   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。 Tk|0 scjE^   dK|MQ <   参数构成： QkGr{   #U"\v7C{n   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%；

}1:jM_H)k   /n@_Ihx   J4!Z,-   jcXb@FE6      Y^2Ma878   局部参数优化： xDRK^nmC   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。 ;=_<\2   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ^q%~K{'`-   ^%IKlj-E   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。 7yeZ+lD      u'yePJTE   Pkc4=i,`A   参数定义： qW?^_    规划深度为20-200nm，权重1e20 +\"@2mOH{+   缝宽10—190nm权重1e20 @2YO_rL[   ]r'b(R; S   优化函数定义： x03GJy5   ——TE效率最小值被最大化（全波段） o~mY,7@a   |Ro\2uSr   ——偏振对比度大于50（全波段） kki]6_/n   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 q'C'S#qqn   nUd(@@%m   :3Ty%W&&   选择下山简法进行局部优化。 S9U9;>g   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。 r/:9j(yxr   i T 4H@      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 Qy0bp;V/   pC_2_,6$   优化过的参数为： 'ZL)-kbI   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% IL YS:c58=   结论： 6CY_8/:zL   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 dkG-Yz~   dH#o11[   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。 _ F@>?\B   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。