光栅起偏器的参数优化

-bE|FFU   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 +~@Y#>+./l   ..t= Y#   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。 BpCSf.zZ   pGFocw   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 a$GKrc,z   4D13K.h`O   所需工具箱：高级光栅工具箱 kel {9b=i   -FI1$   相关案例：100.01,101.01 ra&C|"~E   d !H)voX   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 #&Ee5xM=   j{=%~   建模任务： *}J_STM   ke0W?   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。 [>0r'-kI   q mB@kbt   hD*?\bBs0   优化目标： vEsSqzc   [=Z{y8#:J   —TE模偏振光的透过率最大化 { \ePJG#   */)gk=x8   —TM模偏振光的透过率最小化 h2>0#Vp3j   :q=OW1^k^   优化函数： QZlUUj\    >W<5$.G   —最小化TE的透过率 U*@_T3N   }dz(DPd   —最小化偏振度（要求＞50:1） <fJ\AP5   #5D+XBT   ~iWSc8-      A@ME7^w7   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 4pqZ!@45|   ?KN_J   J$;)TI   |>4{4   优化的自由变量为： LPO" K"'w   gm DC,"Y<   —缝宽：10—190mm tpN}9N   2. _cEY34   —光栅深度：20—200nm A=K1T]o   (a?Ip)`I   优化算法： Ei-OuDM;)   q4{tH   —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。 A3_9MO    —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。 H~Cfni;   m!_ghD{5h   光路流程图和偏振分析器： Xhi?b|   :X f3wP=   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 ,whNh   #pfosC[   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。 U:r2hqegd    6qlr+f   Parameter Run 的全局搜索： 3:Wr)>l}#   4(82dmKO   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 8H?AL RG   S41>VbtEp   Parameter Run 设置 S<~nk-xr*h   h.0K PF]O   缝宽：10—19nm 步长10nm； ;\+0H$   >gJWp@6V   规划深度：20——200nm 步长10nm； 7w,FA   x(=x;X$[^   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 L:-lqag!   b`zf&Mn   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Y=Qf!Cq]   OWsYE?   使用扫描模块进行参数联合调查。 8BDL{?Mu   优化函数依据迭代次数进行显示： 9 NQq=@   wjOAgOC   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 b k(FD6   #1@~w}Dh   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。 /&7Yi_]r   g/p }r.   参数构成： ~py0Vx,F   %<yM=1~>   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%；

,np`:fBMy   b_yXM   i5Q<~;Z+   E e>j7k.G.      Xf9%A2 iB   局部参数优化： (p=GR#   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。 vWs c{9   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； ;NE/!!   om?CFl   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。 _`>7 Q),7      J|S^K kC   q}Z T?Xk?   参数定义： Y{RB\}f(   规划深度为20-200nm，权重1e20 !#1A7[WN   缝宽10—190nm权重1e20 tY'QQN||   pVS2dwBqE   优化函数定义： y51D-vj   ——TE效率最小值被最大化（全波段） yMl'1W   5C1Rub)   ——偏振对比度大于50（全波段） L]N2rMM   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 H^;S}<pxW   k ^c=y<I   gecT*^   选择下山简法进行局部优化。 &xroms"S=   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。 Mk/!,N<h#   {))S<_yN      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 o~_>p/7;   /(ju   优化过的参数为： EZQ+HECpK   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% R(N(@KC   结论： oV>AFs6   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 Sx9:$"3.X   N3p 7 0   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。 I7z/GA\x   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。