光栅起偏器的参数优化

DhLr^Z!h3;   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 )d}H>Qx=   PNbcy!\U   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。 rToa GQh   Dc.n-ipv$   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 & =73D1A   ?aFr8i:)M   所需工具箱：高级光栅工具箱 dUoWo3r=   4[TS4p   相关案例：100.01,101.01 (@)2PO/   g.I(WJX0   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 qr)v'aC3   /a[V!<"R   建模任务： 17>5#JLP   ; w`sz.   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。 D:wnO|:   \G$QNUU   FZe:co8Mu   优化目标： n1QEu"~Zj   #K=b%;>   —TE模偏振光的透过率最大化 v:rD3=M-   .E+OmJwD   —TM模偏振光的透过率最小化 {Q5KV%F_   dqqnCXYuW   优化函数： (n=9c%w   iH-bo@   —最小化TE的透过率 fy&#M3UA\U   x3Nkp4=Xd   —最小化偏振度（要求＞50:1） )]%e   ,~ (|p`   }@Xh xZu      SQ}S4r   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 /~40rXH2C   pw@`}cM=   m6b$Xyq[   r5o @+"!   优化的自由变量为： `-VG ?J   JC=dYP}   —缝宽：10—190mm 0 _Q*E3   RX:R*{]-   —光栅深度：20—200nm A9 U5,mOz   pe|X@o   优化算法： oP/>ju   NX?}{'f   —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。 LU%#mY   —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。 ^^%JoQ.   n_v02vFAHT   光路流程图和偏振分析器： i8K_vo2Z)   $=/rGpAk   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Q4 RpK(N   d$pYo)8o({   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。 @B?FE\   >tN5vWW   Parameter Run 的全局搜索： elu=9d];@    Nj+a2[   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 W3)\co   13H;p[$   Parameter Run 设置 iC\%_5/_   eNtf#Rqym   缝宽：10—19nm 步长10nm； G~"z_ (   xA92C   规划深度：20——200nm 步长10nm； xk& NAB   GQb i$kl   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 FH.f- ZU   yO00I`5   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ]% K' fXj$   (~JwLe@a   使用扫描模块进行参数联合调查。 oB p3JX9_f   优化函数依据迭代次数进行显示： 2HD:JdL   K4:  $=   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。 09'oz*v{#   S#tY@h@XV   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。 ;+a2\j+   gljo;f:   参数构成： fN@{y+6   z`4c 4h]I   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%；

b]T@gJ4H=   !scD|ti   #AShbl jm+   V C-d0E0      5MR,UgT   局部参数优化： M %I@<~wl   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。 2VA !&`I   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； KFU%D U G   ,!Q]q^{C:W   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。 yrnv!moc%t      \9`#]#1bx5   BgM%+b8u   参数定义： +>SRrIi   规划深度为20-200nm，权重1e20  S(   缝宽10—190nm权重1e20 zyFUl%   d1c0l{JV3   优化函数定义： /`3#4=5-   ——TE效率最小值被最大化（全波段） eklgLU-+fW   [*Uu# 9   ——偏振对比度大于50（全波段） i7w(S3a   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 2 o4^   19W:-O m    .t=   选择下山简法进行局部优化。 V%*b@zv   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。 -_em%o3XC   yz8jU*H      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 eM2|c3/   T]9m:zX9s   优化过的参数为： v7,$7@$:\   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% ~e-z,:Af   结论： K\u_Ji]k   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 PyBD   36vgX=}   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。 pr&=n;_ n   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。