光栅起偏器的参数优化

-%m3-xZA   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 jw>hk   AsxD}Nw[Z*   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。 E*CcV;   2@LbfoA   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 h9CIZU[Nh   OW5t[~y]   所需工具箱：高级光栅工具箱 V|FrN*m   3V;gW% >   相关案例：100.01,101.01 /q1s;I   G+WM`:v8%   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 HEY4$Lf(I   P&=lV}f   建模任务： k1}hIAk3u   ?F@%S3h.   平面波入射周期为200nm的镀铬线性矩形光栅，基底为融石英，产生TE模的起偏。 YpmYxd^   yoS? s   <hvRP!~< )   优化目标： *e{PxaF!C   (! KG)!   —TE模偏振光的透过率最大化 0(\+-<   5<R%H{3j   —TM模偏振光的透过率最小化 82:W vp6   Mi0sC24b|   优化函数： C/tr$.2H=   ;Yts\4BSM   —最小化TE的透过率 HlB]38   =r4!V>   —最小化偏振度（要求＞50:1） 4s.]M>Yb   RFfIF]~3   7"2b H      Zi ESlf$   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 =/9^, 6Q(   _8fA?q=   N4{nG,Mo]   {1Eu7l-4   优化的自由变量为： p]&j;H.   w"zE_9I\   —缝宽：10—190mm !m y8AWO'   *@S@x{{s   —光栅深度：20—200nm E4oz|2!m   4na 8   优化算法： L^0v\   8l+H"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。 p,!$/Q+l   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 1~yZ T   B6M+mx"G   光路流程图和偏振分析器： q{' ~+Nq   "v]%3i.* -   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 yfj(Q s   dt,3"J   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 6NLW(?]   HSz" tN   Parameter Run 的全局搜索： 2U$"=:Cf   m5c&&v6%"b   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 M"Y0jQ(   0Y+FRB]u   Parameter Run 设置 K`6z&*   F:g=i}7   缝宽：10—19nm 步长10nm； %w}gzxN^   K~6e5D7.   规划深度：20——200nm 步长10nm； b>=_*nw9   |D#2GeBw1h   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 :nJgwp()@   X_TiqV   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 N$I03m   v;2CU   使用扫描模块进行参数联合调查。 L^J-("e_   优化函数依据迭代次数进行显示： dF@)M   ;y>a nE}n{   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。 ^4>k%d   ;`j/D@H   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。 #bnb': f   EtJ8^[u2J   参数构成： l* dV\ B   On_@HQ/FI   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%；

7[#xOZT   6[P-Ny{z   `lpz-"EEV   >)nS2bOE      '+y_\   局部参数优化： 9U_ks[Qa   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。 V%i i3   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； 7}o/:   l? qqqB   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。 |zsbW9 W*m      9";sMB}W*   qYB~VE03   参数定义： nD6G   规划深度为20-200nm，权重1e20 ](0mjE04<d   缝宽10—190nm权重1e20 sfD5!Z9#1   F`+\>ae$h   优化函数定义： t'qL[ r%?   ——TE效率最小值被最大化（全波段） 0~WF{_0|   :QQlI   ——偏振对比度大于50（全波段） 0BU=)Swku   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 -apXI.   ;iQEkn2T|}   9(_{`2R8   选择下山简法进行局部优化。 vp)Vb^K>   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。 U.0kR/>Z=   :' #\      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 S -&)p@4   ixfdO\nU   优化过的参数为： 4mYCSu14:`   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% 2b@tj 5   结论： UXr5aZ7y   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 #Z,E><t   Xz{~3ih   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。 o+O}Te   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。