光栅起偏器的参数优化

\.#>=!Ie   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 d)f :)Ew   -5QZJF2~   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。 3 xp)a%=7   i5,kd~%O   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 p|D/;Mk   t" Z6[XG   所需工具箱：高级光栅工具箱 ZoZ|Ma   PdtvU-(   相关案例：100.01,101.01 X1vd' >   r#]WI|   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 +pn N!:q   *N'p~LJ   建模任务： ysf~|r4s   n3 r3"~i   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。 @A^;jk   :$BCRQ   Ffta](Z;   优化目标： Q%mB|i|   2 JcjZn   —TE模偏振光的透过率最大化 a\YV3NJ/A   Y,t={HiclX   —TM模偏振光的透过率最小化 tc{sB\&-   |T)6yDL   优化函数： __GqQUQ   JKGe"   —最小化TE的透过率 R2]Z kg   % 0+j?>#X   —最小化偏振度（要求＞50:1） >{J(>B \   [>5-$YOT   ls:w8&`*      b-Q>({=i   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 p hzKm9   s 3f-7f<   6 EC*   JKmIvZ)8   优化的自由变量为： Opc ZU{4b   0-yp,G   —缝宽：10—190mm '|p$)yx2   ktBj|-'>   —光栅深度：20—200nm KRMQtgahc   b:]V`uF?   优化算法： V"G*N<q   c*L\_Vx+   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 YU5(g^<   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 % *INT   q]e`9/U   光路流程图和偏振分析器： OGg>#vj,s   WE.{p>   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 qPy1;maX P   fnX`Q[b4\A   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 -0{r>,&Mm   5T2 CISmu   Parameter Run 的全局搜索： 8sM|%<$=j   4\u1TYR   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 *ipFwQ   :hFIl0$,"3   Parameter Run 设置 }Nm#q@o$P   4DOH`6#an   缝宽：10—19nm 步长10nm； D"rK(   S:oi<F   规划深度：20——200nm 步长10nm； ?+W9az]+   UK O[r;   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 :LRYYw   L`p4->C9A   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 ERE)A-8   ^2on.N q>   使用扫描模块进行参数联合调查。 <vh/4    优化函数依据迭代次数进行显示： ,<tX%n`v=   ]X5 9   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。 =JbRu|/   X#TQ_T"   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。 Xr$J9*Jk-   BJsz2t :0   参数构成： B9$jSD   nvJf/90$   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%；

wKYZa# u   :'3XAntZA   o` ZQd,3   SmdjyK1~8      $M lW4&a|   局部参数优化： Ba*,-i3ZK   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。 . Z.)t   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； uK$9Ll{lk   ,)Ju[   参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 1#*a:F&re      NI#:|}CYS   [los dnH^?   参数定义： K/b_22]CC   规划深度为20-200nm，权重1e20 5eoska#y   缝宽10—190nm权重1e20 PMh^(j[   BuWHX>H   优化函数定义： ;WM"cJo9   ——TE效率最小值被最大化（全波段） &7b|4a8B%   v'qG26    ——偏振对比度大于50（全波段） ^ZhG>L*   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 dC$Em@Nb   v!Pb`LCqK   <2|O:G   选择下山简法进行局部优化。 V9(@Y   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。 %Nhx;{   8V)^R(\;      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 pUq1|)g   /X(t1+   优化过的参数为： V7[zAq   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% , GY h9   结论： qT"Q1xU[   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Fpa;^F   y[\VUzD*'   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。 ]Nl=wZ#`   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。