光栅起偏器的参数优化

vX!dMJa0   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 NUO,"Bqq   E|6Z]6[   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。 +A&IxsTq5=   zMHf?HQ-Z   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 <o"D/<XnB3   hr 6LB&d_   所需工具箱：高级光栅工具箱 \!4ghev3   n!EH>'T   相关案例：100.01,101.01 %V" +}Dr   [F9KC^%S   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 =6q*w^ET   K:Xrfn{s   建模任务： v"?PhO/{=   He$mu=$q{   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。 QP-<$P;~   {D_4~heF   7;#dX~>@{   优化目标： 9"u@<]   ;@ !d!&   —TE模偏振光的透过率最大化 h0EGhJs   ztxQv5=:,   —TM模偏振光的透过率最小化 =Q8^@i4[&D    } k%\   优化函数： }C2i#;b   ,Elga}7u   —最小化TE的透过率 7{/:,   4)I/\   —最小化偏振度（要求＞50:1） Up2\X#6   <)*g7   PXQ9P<m      TB3T:A>2   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 %A[p!U   0?*I_[Y   dvdBRrf   b-=[(]_$h   优化的自由变量为： W3-Rs&se   06W=(fY   —缝宽：10—190mm  ,IvnNnl2   @p'v.;~#   —光栅深度：20—200nm 01d26`G$i~   aw@Aoq   优化算法：  n|`):sP   {<{G 1y~   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 ;s/b_RN   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 8`*9jr   0tL/:zID   光路流程图和偏振分析器： b2@x(5#   =$z$VbBv   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 zinl.8Uk   (7#lN   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 <TROs!x$a    O,,n   Parameter Run 的全局搜索： *UxB`iA   Jn[ K0GV   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 TF3q?0   :/[ ZgreN6   Parameter Run 设置 XI( @O)   4J$f @6   缝宽：10—19nm 步长10nm； 8ch~UBq/   *b l{F \   规划深度：20——200nm 步长10nm； *R6eykp   _89G2)U=C   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 1? hd   HNyDWD)_   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 eii7pbc   #i=^WN<V   使用扫描模块进行参数联合调查。 MAo,PiYb   优化函数依据迭代次数进行显示： |.8=gS5   ;= @-j@?   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。 M!XFb   #UN{ J6{   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。 F"P:9`/   S_;:iC]B   参数构成： Sqt"G6<   q5?mP6   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%；

)Nd:PnA   )g<qEyJR   !VTS $nJ4   0A4 |      )Bvu[rUy   局部参数优化： !D5`8   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。 H)fo4N4ii   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； b!P;xLcb   R~(.uV`#j   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。 k<hO9;#qpL      `IQC\DSl/   VQ3&   参数定义： rz j'!~>U   规划深度为20-200nm，权重1e20 3AL=*qq   缝宽10—190nm权重1e20 $iJ #%&D   CfnCi_=[`   优化函数定义： Mxp4YQ l   ——TE效率最小值被最大化（全波段） _)" 5 gv   F RUt}*   ——偏振对比度大于50（全波段） 9'aR-tFun;   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 \Rt   Kg67cmj)f   =#fvdj   选择下山简法进行局部优化。 w2V 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。  V1qHl5"   b#^D8_9 h      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 4f-C]N=   NFPkK?+   优化过的参数为： sB!A:   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% NtL?cWct   结论： (o=iX,@'2   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 o#b9M4O   ']Y:gmM"   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。 Ob+c*@KiW   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。