光栅起偏器的参数优化

Z`ID+   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 keL&b/@   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。 Q ayPo]O   3Q.#c,`jV   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 YNKHN2E8   }ppN k:B   所需工具箱：高级光栅工具箱 1\ o59 Y   XDOY`N^L   相关案例：100.01,101.01 *x@Onj   )rxX+k+b/   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 cQy2"vtU   g+vv a"   建模任务： saBVgSd   = .Pw`.   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。 /R]U}o^/(%   B~MU^|v   GfoLae   优化目标： 6F!+T=   `u3E U*~W   —TE模偏振光的透过率最大化 Cjm`|~&e+   `VA"vwz   —TM模偏振光的透过率最小化 Gp?a(-K5   }~e8e    优化函数： \A 2r]   4gI/!,J(b   —最小化TE的透过率 6m*QX+   y-'$(x   —最小化偏振度（要求＞50:1） 81? hY4   w'Y7IlC   t3 8m'J :>      +\d56j+D   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 6Z m# bFQ   4Tb #fH%   6tgt>\y   Pr':51(   优化的自由变量为： PxWT1 !   xgVeN["   —缝宽：10—190mm MU@UfB|;u   3oF45`3FV   —光栅深度：20—200nm _<n~n]%   XRM_x:+]   优化算法： ;w{tv($$   lk/n}bx   —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。 ug dQAg   —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。 Yg]-wQrH   @'#,D!U   光路流程图和偏振分析器： w1Nm&}V   K -nF lPm\   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 @> r._~   .F4>p=r   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。 EU2$f   |GdUL%1hnC   Parameter Run 的全局搜索： %<\vGqsM   \:%(q/v"X   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 I5k$H$   |s7s6k)mm   Parameter Run 设置 |HiE@   Y071Y:   缝宽：10—19nm 步长10nm； y`< *U;xL   g!g#]9j   规划深度：20——200nm 步长10nm； .0zY}`    Uf:`   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 {fPy=,>Nb   'F+C4QAq   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 epA:v|S   so,t   使用扫描模块进行参数联合调查。 0IsPIi"7   优化函数依据迭代次数进行显示： %f&/E"M   QyEnpZ8?a   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。 U$O\f18   G)EU_UE9   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。 C.WX.Je   du<tGsy   参数构成： H[6:_**?o   [>jbhV'   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%；

.p<:II:6   Vh'P&W?[   |B?cVc0   L7n D|      kYzIp   局部参数优化： `!obGMTQ<   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。 >~''&vdsk\   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ]0Y4U7W   ax"+0L{   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。 iFd+2S%      ]i|h(>QWP   E(*0jAvO[z   参数定义： }5ret   规划深度为20-200nm，权重1e20 Gw}%{=D9   缝宽10—190nm权重1e20 -WY<zJ   .M qP_Z',   优化函数定义： p2hB8zL   ——TE效率最小值被最大化（全波段） UE8kpa)cQ   %v=*Wb\3|   ——偏振对比度大于50（全波段） QVv#fy1"6   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 hCi60%g/n   4V{:uuI;f   bZ dNi bN   选择下山简法进行局部优化。 qrb[-|ie&   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。 sfpZc7   >BV^H.SO|1      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 .iYJr;9`d   R4[N:~Z$|   优化过的参数为： (o 5s"b   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% [@&m4 7   结论： OC_+("N   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 `fA@hK    V><,UI=,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。 Mer/G2#&   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。