光栅起偏器的参数优化

*f?S5.   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 i#tbdx#   +`9yZOaC#   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。 {sl~2#,}b1   i<bxc   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 YV4 :8At1   ~@?"'!U   所需工具箱：高级光栅工具箱 1O23"o5=   xg{VP7   相关案例：100.01,101.01 Vv2{^!aZ   *^ey]),f54   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 l$=Gvb   48:liR   建模任务： (;C$gnr.C   \4/:^T}*   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。 p8$\uo9YQ   8B_0!U&]   x<Iy<v7-   优化目标： CH55K[{<   i]LU4y%'   —TE模偏振光的透过率最大化 WI0QLR'   gO9'q='5l   —TM模偏振光的透过率最小化 ~37R0`C   avmcGyL   优化函数： 2.!1kije   f_~}X#._   —最小化TE的透过率 FLK"|*A   aD?# ,   —最小化偏振度（要求＞50:1） A\Lr<{Jh   "IOC[#&G   a^%8QJW      @;g`+:=   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 D xe-XKNc.   'lxLnX   (_s;aK   .mC~Ry+t   优化的自由变量为： ful]OLV+   qK{|Q   —缝宽：10—190mm =VCi8jDkP   +GRxHuW,   —光栅深度：20—200nm LQ~L B'L   f&=K]:WDe   优化算法： bta0?O #   d]^\ w'w$   —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。 @=02   —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。 [[#xES21F   >oVc5}   光路流程图和偏振分析器： >|v=Ba6R0   l0eANB%Y=@   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 jB*9 !xrd,   5Xp$yX =   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 9vB9k@9   7yo|ie@S   Parameter Run 的全局搜索： N;e; 4,_ n   .a ~s_E   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 =~,$V<+c   ;5&k/CB1   Parameter Run 设置 THrc H   xmCm3ekmpC   缝宽：10—19nm 步长10nm； |U8>:DEl   c2tEz&=G   规划深度：20——200nm 步长10nm； HY*l4QK   .t"n]X i   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 gn-=##fT:i   h<PYE]?l   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 \9dz&H   6^7)GCq [   使用扫描模块进行参数联合调查。 [d!Af4   优化函数依据迭代次数进行显示： s4\SX,   D<+ bzC   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。 Hj}g1"RA   tXssejiE%   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。 &.|;yt%v   {Hktu|   参数构成： u!=]zW%   7H8GkuO   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%；

f 3nnXE"   =Bcux8wA#6   eukX#0/^   r< d?      h$#4ebp   局部参数优化： o +)m}'T8   使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 d +*T@k]>M   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ;XD>$t@   m? \#vw$   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。 z/c 'Z#w%      {[(W4NAlH   +lY\r +;   参数定义： %8bFQNd   规划深度为20-200nm，权重1e20 2c*VHIl;   缝宽10—190nm权重1e20 ;ph+ZV   Mt7X<?GZm   优化函数定义： :O>Nd\UtO   ——TE效率最小值被最大化（全波段） S4@117z5   ":(Cpf0   ——偏振对比度大于50（全波段） A;/Xt   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 %j 9vX$Hj   M8^ziZY   @E&X&F%   选择下山简法进行局部优化。 (_s!,QUe   左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 jS5t?0   ;I0yQlx|U      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 RN cI]oJ   7+A-7ci   优化过的参数为： 9v5.4a}   缝宽：46nm；规划深度200nm；最小化偏振对比度50；TE透过率的均匀误差7% B<|q{D$N/   结论： N8/Au=De_   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Hsux>+Q   NZi'eZ{^`   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。 EP% M8   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。