光栅起偏器的参数优化

rY4{,4V   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 oJK1~;:   wqx@/--E(   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。 Z)<ljW   ;| ##~Y.9   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 1`)ie%=   &Ey5 H?U!   所需工具箱：高级光栅工具箱 m{9m.~d   6QkdH7Qf=   相关案例：100.01,101.01 $YSAD\a<   \-a^8{.^E   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 `of 5h*k   v!27q*;8H   建模任务： >p [|U`>{   -^]8wQU   平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 <e-9We."   |6'(yn   lyNa(3   优化目标： }J73{   OJPxV~y   —TE模偏振光的透过率最大化 [g`9C!P-G   |s`j=<rNQI   —TM模偏振光的透过率最小化 VC5LxA0{   +dq&9N/   优化函数： 4|YCBXWh   3TVp oB`   —最小化TE的透过率 :akEl7/&   3}e-qFlV8,   —最小化偏振度（要求＞50:1） #_0OYL`(mE   nd*9vxM   j&,,~AZm      ~XQj0'   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 NBEcx>pma   N7Vv"o   smvIU0:K   0$NcxbM   优化的自由变量为： " 2A`M~   ^ cpQ*Fz   —缝宽：10—190mm @{*z1{   by!1L1[JTt   —光栅深度：20—200nm Ss6mN;&D   d2`m0U   优化算法： Oya:{d&=   piKYO+;W'   —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。 d.Wq@(ZoA   —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。 ^kJ(bBY   -x)Oo`   光路流程图和偏振分析器： xO?w8*d   |YCGWJaci   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 vVB8zS~l ,   95LZG1]Rb   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。 l)tK/1 W   &x6Z=|Ers   Parameter Run 的全局搜索： 6-#<*Pg   2L"$p?   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 &XAG| #   8g0By;h;   Parameter Run 设置 WO$9Svh8   ~2u~}v5m7   缝宽：10—19nm 步长10nm； [&12`!;j   ]." ~)   规划深度：20——200nm 步长10nm； :U;n?Zu S   DP{kin"4I   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 %+Hhe]J ld   vF yl,S5A   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 )y>o;^5 '   IxN0m7   使用扫描模块进行参数联合调查。 v"wxHro   优化函数依据迭代次数进行显示： mp]}-bR)   .m%/JquMFM   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。 (Z(O7X(/   2kMBe%   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。 ;#-yyU   ]^aOYtKX   参数构成： #9{N[t   <[iw1>   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%；

C>l{_J)n   |,!]]YO.V   R>Q&Ax   =AEl:SY+      t6-He~   局部参数优化： EJC{!06L'/   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。 m# y`   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 2XoFmV),F   +c4-7/kE   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。 <zd_-Ysn      +,oEcCi   Pn?Ujjv   参数定义： `N<6)MX3>g   规划深度为20-200nm，权重1e20 j}P x q   缝宽10—190nm权重1e20 R`M>w MLH   >fZ N?>`   优化函数定义： 9Q\CJ9   ——TE效率最小值被最大化（全波段） 3PRg/vD3   %{M_\Ae#   ——偏振对比度大于50（全波段） x<&2`=   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 VN3"$@-POK   `Wc"Ix0   </xz V<Pi   选择下山简法进行局部优化。 ]oOSL=~c   左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 ~nQ=iB   cV;<!f+      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ++>HU{   =f48[=   优化过的参数为： d,%e?8x5   缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% (RXOv"''=   结论： V$ 8go#5   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 ,=TY:U;?   g+(Cs   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。 g5",jTn#   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。