光栅起偏器的参数优化

i6ypx   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 )w 8lusa   $J0~2TV<   这个案例说明了对于一个用于VIS光起偏的亚波长光栅的参数优化过程。 tDLk ZCP   @G$<6CG\   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 llG#nDe   2:5gMt   所需工具箱：高级光栅工具箱 +=H>s;B   ?nSp?m;   相关案例：100.01,101.01 tfKeo|DM"   I~]mX;   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 1o8"== n%   UoS;!}l   建模任务： '>mb@m   ?*mbce[   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。 ~S_IU">E   ST8/ ;S#c   )?IA`7X   优化目标： pD6g+Taj   <^'+]?   —TE模偏振光的透过率最大化 eF;1l<<    g!Yh=kA'N   —TM模偏振光的透过率最小化 = hX-jP   Qp. !U~   优化函数： 6F&]Mk]V8   |Ge/|;.v`   —最小化TE的透过率 c@#zjJhW]   W#\}; P   —最小化偏振度（要求＞50:1） "XsY~   %+B-Z/1}   s]8J+8 <uO      vMdhNOU   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 ! =:MG#p   I_I;.Ik   W (c\$2`   g+r{>x   优化的自由变量为： AG\852`1m   >upUY(3&   —缝宽：10—190mm j~f 7WJ   =LY^3TlDj   —光栅深度：20—200nm y*Q-4_%,   UkbQ'P+oS   优化算法： H1qw1[%0y   C{,] 1X 6g   —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。 JU \J    —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。 ZV4' |q   (ai-n,y   光路流程图和偏振分析器： vk+%#w   t}+c/ C%b=   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 by<@Zwtf   HtYR 0J   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。 \0T*msYQ   'p+QFT>Ca   Parameter Run 的全局搜索： Pc4cSw#5   )mVYqlU"   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ^K8a#-   U9sub6w6   Parameter Run 设置 s:F+bG}|   Q09~vFBg   缝宽：10—19nm 步长10nm；  !Ocg   @wJa33QT   规划深度：20——200nm 步长10nm； pdqa)>$   Mf13@XEo   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 J,KTc'[   <KPx0g?=b   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Tm.w+@   WREGRy   使用扫描模块进行参数联合调查。 ms<uY Lp   优化函数依据迭代次数进行显示： M|=$~@9#X   UzHhU*nW   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。 v+o3r]Y6   NfN6KDd]2L   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。 1Klu]J%   0MGK3o)   参数构成： EoWzHa   H1i4_T   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%；

&?sjeC_   1+c(G?Ava   g7f%(W2dd   ]=<@G.[=      1RHH<c%2n   局部参数优化： 3 -%~{(T/   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。 #N}}8RL   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； &sc D)   %t.IxMY   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。 ?+o7Y1 k,      RW8u0 ?b   c2:kZxT   参数定义： )3" >%1R   规划深度为20-200nm，权重1e20 bGO_y]Pc   缝宽10—190nm权重1e20 dh`A(B{hfc   GQxJ (f   优化函数定义： )PNk O3   ——TE效率最小值被最大化（全波段） {z ~ '   !`E2O*g   ——偏振对比度大于50（全波段） Z9bPj8d   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 vG:,oB}   OZ9j3Q;a$   <WkLwP3^   选择下山简法进行局部优化。 ,W;8!n0   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。 1nG"\I5N}   s7LX      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 h0}-1kVT^   7@]hu^)rry   优化过的参数为： wj~8KHan   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% x9s`H)   结论： R_DQtLI   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 f89<o#bm7h   {a%cU[q   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。 !\v3bOi&   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。