光栅起偏器的参数优化

ML"_CQlE7   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 4I z.fAw   {rz>^   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。 $G)&J2z L   + 2O ZJVJ   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 [@x   a!&bc8J7   所需工具箱：高级光栅工具箱 ,=yOek}   LMt0'Ml9   相关案例：100.01,101.01 S3nB:$_-;   p1C_`f N,   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 DZ,<Jmg&e*   g~eJ YS,   建模任务： e<kpcF5{\   x-tm[x@;o   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。 ShsJ_/C2   t2~"B&7My   )8 oEs   优化目标： <##|311o   :vw0r`   —TE模偏振光的透过率最大化 ZBPd(;"x+   {`($Q$Q1   —TM模偏振光的透过率最小化 *Rz!i m|   O}e|P~W   优化函数：  b$PT_!d   /5&3WG&<u   —最小化TE的透过率 &~z+R="=   L00Sp#$\   —最小化偏振度（要求＞50:1） ]6jHIk|   )Uc$t${en   ?a*fy}A|      7YoofI   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 .i1jFwOd|G   5`(((_Um+   [8{_i?wY   pK-_R#   优化的自由变量为： ^qE<yn   .`:oP&9r   —缝宽：10—190mm Z|V"8jE   4x=V|"   —光栅深度：20—200nm V aOpO8y`   d/"gq}NT   优化算法： .CIbpV?T   r))$XM   —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。 A@9U;8k   —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。 t-3v1cv"   h o?|j"/7   光路流程图和偏振分析器： {JCSR2BB   )pkhir06t   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 )->-~E}p9   SSl8   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。 23(B43zy   i{Y=!r5r   Parameter Run 的全局搜索： (OM?aW   Q `J,dzY   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 =;~%L   oO!1   Parameter Run 设置 S3%.-)ib   pko!{,c   缝宽：10—19nm 步长10nm； F{a0X0ru~   -o=P85V   规划深度：20——200nm 步长10nm； hP' ~   EM>c%BH<N   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 l%-67(   .FfwY 'V   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 d/ 'A\"o+   0 .6X{kO   使用扫描模块进行参数联合调查。 3{N p 9y.   优化函数依据迭代次数进行显示： . N2nJ/   $sd3h\P&R   左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 _qO;{%r   a"v"n$   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。 W TXD4}   1 $KLMW   参数构成： H{Y5YTg]   qd#(`%_/   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%；

nN_94 ZqS<   tk3<sr"IQ   h%CEb<   E :'      SoXX}<~E4   局部参数优化： T@d_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。 Mc#O+'](f   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； = C$@DNEc    Rsa\V6N>   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。 4z-,M7iP      >[E|p6jgT   \>aa8LOe   参数定义： <'o'H   规划深度为20-200nm，权重1e20 Z;"4$@|qE   缝宽10—190nm权重1e20 :?&WKW   7(+OsE   优化函数定义： ^J#*n;OQ3A   ——TE效率最小值被最大化（全波段） ~Uwr689N   x|,aV=$o   ——偏振对比度大于50（全波段） gN!E*@7   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 "Dmw-   *$4A|EA V   0T{c:m~QXe   选择下山简法进行局部优化。 98b9%Z'2f   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。 >zfZw"mEP   ,XBV}y      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 1K*f4BnDr~   0Z1H6qn   优化过的参数为： 2=!3[> 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% +qSr=Y:+   结论： o?Tp=Ge   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 :yO,   nM(=bEX   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。 ]` &[Se d   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。