光栅起偏器的参数优化

pB`<4+"9   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 HXX"B,N   K2JS2Y]   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。 qmhHHFjQ   Nsb13mlY   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 v2NzPzzyb   /OEj]DNY   所需工具箱：高级光栅工具箱 X(~NpLR   G"]'`2.m   相关案例：100.01,101.01 B^Vb=* QRo   ^+88z>   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 K\#+;\V   w5p+Yx=q   建模任务： I?gbu@o   ;TY kJH"   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。 `J;_!~:   /}Max@.`   PM{kiz^   优化目标： n=`UhC   Lq:Z='Kc   —TE模偏振光的透过率最大化 tlE+G@|^   Xh5 z8   —TM模偏振光的透过率最小化 }0:=)e   ` 6PdMvF   优化函数： |X>:"?4t   AyddkjX   —最小化TE的透过率 ~e|~c<!z8@   gq E{   —最小化偏振度（要求＞50:1） N7XRk=J   m6s32??m   JHcC}+H[      }JS?42CTaV   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 a!;?!f-i   WlU5`NJl]2   *g7dB2{   pl5!Ih6   优化的自由变量为： >k"/:g^t   IYd)Vv3'j   —缝宽：10—190mm VgOj#Z?K   2|+**BxHD   —光栅深度：20—200nm 9k1n-po   Lf3:' n   优化算法： Pl U!-7   z"|^Y|`m   —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。 2s~X   —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。 mjfU[2   99vm7"5hQ   光路流程图和偏振分析器： S~hNSw(-   ))<3+^S0V\   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 b2hB'!m   uk16   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。 VHJOj   g9g^zd,   Parameter Run 的全局搜索： lf&g *%?1   in$Pk$ c   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 sa{X.}i%E   t\X5B]EZ   Parameter Run 设置 *G^QS"%   to2dkU   缝宽：10—19nm 步长10nm； IWX%6*Zz   4Y[tx]<   规划深度：20——200nm 步长10nm； 49cQA$Ad   s- [_%   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 5P [b/.n   >zVj+   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 }sZme3*J[   __OD^?qa   使用扫描模块进行参数联合调查。 1t6VS3   优化函数依据迭代次数进行显示： ; 7k@_   |}t[-a   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。 \^i/:   CNQ>J`4   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。 a~jM^b;VN   va[@XGaC3   参数构成： 1*,f   :A.dlesv6   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%；

Q 0s!]Dk   %i:Sf   Tapj7/0`   u6j\@U6I      ED[`Y.;   局部参数优化： '#L.w6<B   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。 -AWL :<   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； , onOwPz   gZ8n[zxf6   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。 )OpB\k      bS[;d5   5ELKL#(   参数定义： !36jtKdM   规划深度为20-200nm，权重1e20 ;Sl]8IZ   缝宽10—190nm权重1e20 Ev+m+   (pJ-_w'G   优化函数定义： uczOSd   ——TE效率最小值被最大化（全波段） c0h:Vqk-   wa7)   ——偏振对比度大于50（全波段） 9M8n   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 JL.noV3q$   V/"P};n   sTv;Ogs.   选择下山简法进行局部优化。 ]#x!mZ!   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。 ?Zu2=<DU   FtHR.S=u      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 <_(UAv   g?-HAk6   优化过的参数为： 9=D09@A%e   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% \qk+cK;+   结论： x=]PE}<E   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 /a@gE^TM   tgz   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。 #4?Z|_j3   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。