光栅起偏器的参数优化

T j(MIFi|5   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 w 8BSY   )Bw}T   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。 2&o jQhe   w]O[{3"   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 #AO?<L   sFbN)Cx   所需工具箱：高级光栅工具箱 scQnL'\   !%X#;{   相关案例：100.01,101.01 A}3dx!?7j   zN3b`K. i   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 U]AJWC6   "zZZ h   建模任务： A~)#   h"3Mj* s   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。 DmtCEKa   Em ;2fh   1tIJ'#6   优化目标： @i <vlHpl   nr]:Y3KyxX   —TE模偏振光的透过率最大化 d+o.J",E   9y+0Zj+.   —TM模偏振光的透过率最小化 'zhv#&O   E! GH$%:;   优化函数： ;V0^uB.z   cw"Ou%   —最小化TE的透过率 \)`OEGdOR\   7SJR_G6,{   —最小化偏振度（要求＞50:1） ~YRG9TK   YN}vAFR`   Rn$[P.||      u*=8s5Q[   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 _)kTlX:,   ).3riR   IhjZ{oV/@   hN^,'O   优化的自由变量为： z_8lf_N   ~JQ6V?fucD   —缝宽：10—190mm Bwl@Muw   %jJ|4\   —光栅深度：20—200nm ey@ccc*sZ9   {n\ Ai3F-   优化算法： 4$+1& +@ ]   UQ#t &   —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。 ZM16 ~k   —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。 ?DGg.2f   H<9_BA?   光路流程图和偏振分析器： 4;* jE (   4<V}Aj8l   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 |Kb m74Z%   ykYef   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。 > JC"YB   ^Na3VP   Parameter Run 的全局搜索： 1 ixBwnp?   $0Ys{m   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 o~7D=d?R   F0kdwN4;   Parameter Run 设置 5.$/]2VK   xLSf /8e   缝宽：10—19nm 步长10nm； K7R!E,oPg   mw&'@M_(7   规划深度：20——200nm 步长10nm； iNr&;   :nOI|\rC   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 Ya4yW9*   y$+=>p|d.^   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 Re+oCJ   D"gv:RojD   使用扫描模块进行参数联合调查。 DwGRv:&HH   优化函数依据迭代次数进行显示： NvC @   sJ{r+wY   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。 }kG>6_p?   :{ iK 5   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。 5"y)<VLJX   T|,/C|L   参数构成： ~ mzX1[   0V?7'Em   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%；

^WF_IH&   P?^%i   k t'[   d_!}9      v"o_V|   局部参数优化： 31\mF\{V   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。 <0;G4fE7[H   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； =YIosmr   'P*OzZ4>$   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。 T% GR{mp      >;lrH&   h^v#?3.@   参数定义： Yxy!&hPLv:   规划深度为20-200nm，权重1e20 HQwrb HS   缝宽10—190nm权重1e20 #0?3RP   Apj[z2nr   优化函数定义： w/:ibG@   ——TE效率最小值被最大化（全波段） ~^'WHuzPy   X#Ob^E%J   ——偏振对比度大于50（全波段） 3,EtyJ3[Bh   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 -BSO$'{7   }t:*w   &*bpEdkZ   选择下山简法进行局部优化。 8H1&=)M=   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。 F("|SOhc   XD" 4t4~>      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 OsW*@v(   =v0w\( ?N   优化过的参数为： D^a(|L3;   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% QyY<Zi;6   结论： O\gVB!x   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 qA[cF$CIl)   scTt53v^   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。 C4GkFD    最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。