光栅起偏器的参数优化

tG7F!um(   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 58SqB   cp:U@Nh(   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。 .B+Bl/   'fK3L<$z#m   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 }s7@0#j@a   elqm/u   所需工具箱：高级光栅工具箱 JRw<v4pZ   YujR}=B!/   相关案例：100.01,101.01 "[QQ(]={   ~hZr1hT6L   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 *b}/fG)XZ   3 <A?   建模任务： "u. 'JE;j   sSLVR^   平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 LULRi#n   =Lh8#>T\h   bMA0#e2   优化目标： \y(ZeNs   l\/uXP?   —TE模偏振光的透过率最大化 \wKnX]xGf   B,q)<z6<   —TM模偏振光的透过率最小化 zv-9z   d[\$a4G+   优化函数： O:]e4r,'   yMz dM&a!*   —最小化TE的透过率 b$ eN]L   ~eyZH8&   —最小化偏振度（要求＞50:1） p)qM{`]G\   c(kYCVc    {/|tVc63      z j F'CY   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 8U%y[2sT   ,rNv}   dw-o71(1d   S l `F`   优化的自由变量为： ~<Z7\yS)   Z?<&@YQS   —缝宽：10—190mm rw$ =!iyO   [w*]\x'S   —光栅深度：20—200nm a)8;P7   <74r   优化算法： OJ1MV7&   6zp]SPY   —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。 arc{:u.K   —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。 m@y<wk(   Lng@'Yr   光路流程图和偏振分析器： a0jzt!ci    K,o&gY   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Fr_6pEH]}   =`k',V_   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。 #0f6X,3   d}2(G2z^   Parameter Run 的全局搜索： (j-_iOQ]i+   )!lx'>0>   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 6 u1|pX8   r+usMF<'   Parameter Run 设置 Yy{(XBJ~%t   [ <j4w   缝宽：10—19nm 步长10nm； fCbd]X   n}dLfg*   规划深度：20——200nm 步长10nm； Db*&'32W   6@VgLa,   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 =u`tlN5pOT   B"rO   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 v"l8[::   XE8%t=V!c$   使用扫描模块进行参数联合调查。 $>zqCi2tB<   优化函数依据迭代次数进行显示： .JBTU>1]_n   '?$R YU,   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。 F+]cFx,/   M0t9`Z9   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。 8<{i=V*x4   t[/APm-k~>   参数构成： G8.nKoHv7x   ><qA+/4]_   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%；

tC5>K9Ed   zJ_y"bt   r&_e3#]*   nE56A #,Q,      pV`/6 }   局部参数优化： CY\D.Eow   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。 ,hWuAu6.L   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 8H,k0~D   #S(b2LEc   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。 89m9iJ=      M[C)b\   %Iiu#- 'B   参数定义： VONC<wC   规划深度为20-200nm，权重1e20 _:%i6c*"   缝宽10—190nm权重1e20 ('2Z&5   DUwms"I,%   优化函数定义： BZ(DP_}&D   ——TE效率最小值被最大化（全波段） f VJWW):   !R![:T\,   ——偏振对比度大于50（全波段） {$V2L4   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 <` u_O!h   RN$>!b/   qCB{dp/   选择下山简法进行局部优化。 +p$lVnAt   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。 e|q~t {=9S   *-S?bv,T'      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 CaVVlL   6Fc*&7Z+   优化过的参数为： A1*\ \[   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% i v.G   结论： h@TP=   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Yy;BJ_   ZSr!L@S   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。 !Sl_qL   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。