光栅起偏器的参数优化

SuuS!U+i>   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 1Ac1CsK*   `a9>4   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。 vG}oo   cC]1D*Bn   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 )SLs  [   )o,0aGo>Of   所需工具箱：高级光栅工具箱 Rb*\A7o|;   4(gf!U   相关案例：100.01,101.01 ^!tI+F{n{   o\gQYi    相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 tfQq3#   ?5gpk1   建模任务： _L.yt5_   U$Z}<8   平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 N/=3Bs0y-   e@By@r&nql   K>6p5*&   优化目标： H|O}Dsj   vRs5-T   —TE模偏振光的透过率最大化 hgltD8,   U0T N8O}Z   —TM模偏振光的透过率最小化 3I(M<sB}   ,:{+ H   优化函数： *RM'0[1F4   3!W&J   —最小化TE的透过率 u&bU !ZI   +.cv,1Vx   —最小化偏振度（要求＞50:1） I-"{m/PEdg   xb\:H@92   q"oNB-bz      kRPg^Fw"Vw   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 :Yqa[._AF   7L"/4w   e:<> Yq+   vS#]RW&j   优化的自由变量为： cGKk2'v?   7m:,-xp   —缝宽：10—190mm GAKJc\o   AJu.   —光栅深度：20—200nm \9^@,kfP   NBX/V^   优化算法： nc)`ISI   TH &B9   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 F^-4Pyq@   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 a6_ `V;   5JXLfYTUI   光路流程图和偏振分析器： 7j8_O@_   #4> F%_   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 dGe   ;U&VPIX$   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。 \mloR '   +L6d$+   Parameter Run 的全局搜索： AP%h!b5v   ;Lu|fQ#u*   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 \ :.p8`   b8&9pLl   Parameter Run 设置 /Y: Zqk3   p 20Nk$.   缝宽：10—19nm 步长10nm； |1o]d$3m   4tjRju?   规划深度：20——200nm 步长10nm； p WHu[Fu   5Mr:(|JyV   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 FmPF7   75y#^pD?c   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 OgX."pK   yr?\YKV)I   使用扫描模块进行参数联合调查。 3B+Rx;>h   优化函数依据迭代次数进行显示： )<d8yLb   * O~D lf   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。 uY,FugWbl   .@'Vz;&mQ   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。 9EEHLx"   4)_ [)MZ\j   参数构成： H@zpw1fH+   aH_&=/-Tz   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%；

V.J%4&^X   <,{v>vlw   <S qbj;   <9"i_d%      2k_Bo~.   局部参数优化： c1i7Rc{q   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。 ~X/T6(n$   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 15COwc*k   '5%DKz   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。 ^:BRbp37i      8Bhng;jX   ( _* a4xGF   参数定义： dx^3(#B   规划深度为20-200nm，权重1e20 ( \j<`"n   缝宽10—190nm权重1e20 ?~!h N,h   X^ovP'c2   优化函数定义： Xp'KQ1w)   ——TE效率最小值被最大化（全波段） L>B0%TP^   p: o*=   ——偏振对比度大于50（全波段） bWqGypq4   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 &("?6%GC   &>-Cz%IV   jV(IS D   选择下山简法进行局部优化。 #r1x0s40D   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。 rP'oUV_   f*Kipgp      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 k@w&$M{tPF   8]O|$8'"   优化过的参数为： z#y<QH   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% YXvKDw'95   结论： @wo9;DW`   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 <,m}TTq   J(Bn  n   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。 $z<CkMP!U7   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。