光栅起偏器的参数优化

2HVqJib4Yn   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 kD+#|f   j<)$ [v6   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。 0TV16--   <t!0{FJ   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 >A]l|#Rz   {?^ES*5   所需工具箱：高级光栅工具箱 0LC]%x+"   rtJ@D2Hj^   相关案例：100.01,101.01 #O~pf[[L   VJ'-"8tY&   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 ([a;id   ^F?B_'   建模任务： c"knzB vy   rZ.=Lq   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。 GD}rsBQNkJ   0=7Ud<   d< XY"Y%   优化目标： a'-xCV|^   R~A)) 4<%%   —TE模偏振光的透过率最大化 >cjxu9Vr1K   LjGLi>kI~   —TM模偏振光的透过率最小化 ZTqt4H   H/[(T%]o   优化函数： S.iUiS"   kz1Z K   —最小化TE的透过率 wp8-(E^   tMU10=d   —最小化偏振度（要求＞50:1） :-+][ [   gjK: a@{   t3}_mJ      l0yflF Gr   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 yTbtS-   ( Ygy%O%   ;>>:7rdYt   j&.JAQ*2;   优化的自由变量为： .'+JA:3R   Yx. t+a-   —缝宽：10—190mm k-*k'S_   tIBEja^l   —光栅深度：20—200nm V^.Z&7+E`_   Cu$`-b^y   优化算法： N8r+Q %ov   Z^mIGy}   —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。 |%X_<Cpk   —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。 vcy+p]6KE-   <;b   光路流程图和偏振分析器：  wN0?~   WV|9d}5   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 R 'mlKe x   _fj@40i M   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。 *"/BD=INv}   | QH )A   Parameter Run 的全局搜索： :/Y4I)'   M tDJ1I%   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 ;''S};   1U~'8=-   Parameter Run 设置 lg (>n&   n n8N 9w   缝宽：10—19nm 步长10nm； _#P5j#   C}XB%:5H5   规划深度：20——200nm 步长10nm； u*Y!=IT   wE <PXBl\b   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 OnW,R3eg   Q6X}R,KA1   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 /KJWo0zo   [S`Fm>,   使用扫描模块进行参数联合调查。 -cXVkH{   优化函数依据迭代次数进行显示： rPW9lG   q*J-ii   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。 79lG~BGE   t&bE/i_T   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。 'aZAWY d   Ce3   参数构成： {K=[Fu=   pHDPj,lu   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%；

?=Z0N&}[   N;,N6&veK/   M^A;tPw   [;INVUwG^      $J:~jY/J   局部参数优化： GZFLJu   使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 '-X913eG!   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； dNs<`2 m   q/tC/V%@(   参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 V: 4($      hRN>]e,!   5adB5)`   参数定义： iuq%Q\0@w   规划深度为20-200nm，权重1e20 7\;gd4Ua1   缝宽10—190nm权重1e20 VrRBwvp-K   ] yXrD`J!   优化函数定义： Riz!HtyR   ——TE效率最小值被最大化（全波段） ;6zp,t0   (V~ PYf%   ——偏振对比度大于50（全波段） .We"j_ }   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 =gr3a,2   &5wM`   OK9D 4 7X   选择下山简法进行局部优化。 *(@[E   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。 s%qK<U4@;Q   v:] AS:      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 =l9H]`T/   80ms7 B   优化过的参数为： GwVSRI:[N   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% SA$1rqU=   结论： 'xp&)gL   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 |[lM2   hG!"e4   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。 !=c&U.B   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。