光栅起偏器的参数优化

we[+6Z6J   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 ;Tnid7:S   dJ I }uQ   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。 ]?+i6 [6U   <4.Exha;=   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 SI~jM:S}   beo(7,=&   所需工具箱：高级光栅工具箱 B?i#m^S   }P?e31@:   相关案例：100.01,101.01 A0Nx?   m|W17LhW{   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 z*h:Nt%.   *Z"`g %,;   建模任务： BeLD`4K   P9yMf~   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。 uKAI->"   z.8nYL5^}   NH|I>vyN   优化目标： N-QS/*C .~   >fWGiFmlk   —TE模偏振光的透过率最大化 0]bt}rh   e:Y+-C5   —TM模偏振光的透过率最小化 "jyo'r   |Jn|GnM   优化函数： R?iCJ5m   U\Vg&"P   —最小化TE的透过率 53{\H&q   9oJM?&i   —最小化偏振度（要求＞50:1） 4+q,[m-$(   'Wnh1|z   %CHw+wT&      Mc.{I"c@   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 0\XWdTj{   :ZY%-]u7   .4\I?   }R<t=):   优化的自由变量为： _ +DL    ]0*aE   —缝宽：10—190mm :|s;2Y   4,LS08&gh   —光栅深度：20—200nm _jG|kjFTc   x9>$197   优化算法： bUS:c 2"   ^(^P#EEG   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 y!gPBkG&3n   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 QIMd`c   |1!fuB A   光路流程图和偏振分析器： n#x_da-m]   9JP:wE~y   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 0a89<yX   `f}s<At   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 bK%F_v3'   m8F$h-   Parameter Run 的全局搜索： MS;^:t1`   AVQcD`V3B   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 a%Q`R;W   S.`y%t.GP   Parameter Run 设置 "'[M~Js   6"G(Iq'2t3   缝宽：10—19nm 步长10nm； "qq$i35x   uuEvH<1   规划深度：20——200nm 步长10nm； 6Sd:5eTEQ   Y9X,2L7V   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 m+'1c}n^7   DGGySO6=$e   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 5%2~/ "   \;Q(o$5<   使用扫描模块进行参数联合调查。 .t\J@?Z   优化函数依据迭代次数进行显示： Z0Sqw   B0b|+5WhR   左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 h>!h|Ma   :;Z/$M16B   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。 M Xaik+2   e">&B ]#}   参数构成： 0x~+=GUN   8i] S[$Fc   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%；

|u%;"N'p)   h81giY]   u_WUJ_   F.y_H#h      EwzcB\m   局部参数优化： i}8OaX3x   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。 >oq\`E   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ]zj#X\   fGV'l__\\   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。 #@HlnF}T      q0%QMut%   MMrN#&r   参数定义： k^d]EF   规划深度为20-200nm，权重1e20 00;SK!+$   缝宽10—190nm权重1e20 GCYXDovh   'yH   优化函数定义： &,{>b[   ——TE效率最小值被最大化（全波段） r jn:E   g0B-<>E   ——偏振对比度大于50（全波段） b&yuy   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 CP9Q|'oJ   xT&/xZLT   vWmt<E|e   选择下山简法进行局部优化。 Q3i\`-kbb   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。 VOj7Tz9UD   9 D. wW      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 w|G7h=   /D9#v1b   优化过的参数为： *Jcd_D\-(1   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% 1^]IuPxq   结论： ~c v|,   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 a=ZVKb   "a;$uW@.6   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。 =),ZZD#J   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。