光栅起偏器的参数优化

T9u<p=p   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 7g(F#T?;'   Vgyew9>E   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。 NsJ(`zk:   <F.Tx$s   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 ,iv|Pq$!   6+KHQFb&N   所需工具箱：高级光栅工具箱 Hx\H $Y   |7}CQU   相关案例：100.01,101.01 hDp6YV,q   Xixqxm*8   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 Tp9-niW   r?*NhLG;   建模任务： EB_NK   qq1-DG   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。 L0tAgW!@   <1.A=_ M   -atGlu2   优化目标： &2=dNREJ}1   ,ML[Wr'2   —TE模偏振光的透过率最大化 A6pj Rxg   rJ!{/3e   —TM模偏振光的透过率最小化 1[t=XDz/e   %bD}m!   优化函数： @bnG:np   {!K-E9_,S   —最小化TE的透过率 ,+ #6Y_   DVkB$2 ]   —最小化偏振度（要求＞50:1） {M?vBgR\B   a /:@"&Y   !grVR157P      &09U@uc$   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 z8J."27ND   viAMr"z   `St.+6^J   Ii^5\v|C   优化的自由变量为： j* *s^Sg   Kmdlf,[3d   —缝宽：10—190mm b77>$[xB   G_dsrpI=N   —光栅深度：20—200nm VT.;:Q   AT\qiznvP   优化算法： fVM`-8ZTq   ~(@ E`s&{   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 &V<W>Y>|l*   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 6Kj'ZyVL   Cua%1]"4w   光路流程图和偏振分析器： U7DCx=B   fI7j):h;   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 XJ0oS32_wK   o8Z[+;   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 q;:6_Qr   Dr~=o%   Parameter Run 的全局搜索： PccB]   pMJ1v   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 Na\WZSu'"   n 8pt\i0   Parameter Run 设置 Hk u!bJ   {q3H5csFq   缝宽：10—19nm 步长10nm； SgEBh   &l?+3$q   规划深度：20——200nm 步长10nm； vw)7 !/#   :SsUdIX;P   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 !8@*F   er.CDKD%L   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 wfjc/u9W6R   l6u&5[C   使用扫描模块进行参数联合调查。 `:eViVl6e   优化函数依据迭代次数进行显示： sncIqsZ   /S\cU`ZVe   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。 1[*{(e   )!Bd6-   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。 1'4J[S\cM   "W#t;;9Wz   参数构成： 9F^;!   NA.1QQ;e   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%；

=ORf%f5"'   PjIeZ&p   Ce'pis   pU!o7>p      !tHt,eJy   局部参数优化： Q#Y k?Kv~   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。 )= Q)BN[   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； Q8MS,7y/   XTDE53Js&   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。 xc?}TPpt      FhIqy %X   8)VgS&B~   参数定义： u7;~   规划深度为20-200nm，权重1e20 = zl=SLe   缝宽10—190nm权重1e20 k?VQi5M   111D3   优化函数定义： !Do,>gO   ——TE效率最小值被最大化（全波段） M3z DtN   #'hLb   ——偏振对比度大于50（全波段） $A$@|]}p   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 y)F!c29   IB |]fzy   {?{U,&   选择下山简法进行局部优化。 nVD Xj   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。 n$2RCQ   {[ (pWd%J      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 -iCcoA   @rb l^   优化过的参数为： H0*5_OJ!i   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% 89cVJ4]g~!   结论： a)2yE,":   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 +dkS/b   Q;nAPS   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。 #\bP7a+   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。