光栅起偏器的参数优化

]z ==   案例315.01：光栅起偏器的参数优化 Sycw %k   \caH pof   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。 GDhM<bVqM*   ^vni&sJ   关键词：参数优化，光栅，起偏器，亚波长 m&Yi!7@(   x]4Kkpqm   所需工具箱：高级光栅工具箱 }iiHr|l3   #@f[bP}a   相关案例：100.01,101.01 ,/2LY4` 5   lK(Fg   相关教程和技术说明：Tutorial 101.01, TN.021 H3KTir"on   gS9>N/b|   建模任务： yfj(Q s   EbK0j?   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。 6NLW(?]   HSz" tN   6 "gj!/e   优化目标： EU+cca|qS9   93Yn`Av;   —TE模偏振光的透过率最大化 u=NG6 G   {})$ 99"x   —TM模偏振光的透过率最小化 1y5Ex:JVZT   Te -Amu   优化函数： %w}gzxN^   K~6e5D7.   —最小化TE的透过率 b>=_*nw9   |D#2GeBw1h   —最小化偏振度（要求＞50:1） +]wuJSxc   X_TiqV   i!H!;z#      L^J-("e_   —使用力优先级使TE透过率的均匀误差最小化 URTzX 2'[   WNX5iwm   n! h7   2Aq~D@,9=:   优化的自由变量为： O<*5$,K9   WI[:-cv   —缝宽：10—190mm ][@F   B(5c9DI`   —光栅深度：20—200nm (/{aJV    Lc2QXeo8   优化算法： \=2m7v#E   t;q7t!sC]   —使用Parameter run 进行一个全波长的全局搜索使得TE透过率的最大值最小同时使得偏振对比度的最大值最低。全局搜索不是强制的，但是它帮助确定在几个最大值和最小值之间确定优化参数的起始点。 ot%.M*h-   —参数优化使用下山简法（局部优化）和模拟退火法（全局优化）。参数优化使得找到在偏振对比度和TE透过率之间的一种平衡。 %&blJ6b   "M H6fF   光路流程图和偏振分析器： zqySm)o]   d IB }_L   偏振光栅的光路流程图存储在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。 Snw3`|Y~<   MXp3g@Cz   对于给定的波长范围，偏振分析器被用来计算相关偏振方向的最大和最小值。并可以计算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振对比度这样高级的优化函数也可以被计算出来。 [0;buVU.   ]`o!1(GA   Parameter Run 的全局搜索： 4`v!Z#e/aX   @tT-JwU   Parameter Run文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。 wxQ>ifi9Z   0~WF{_0|   Parameter Run 设置 I*|P@0   0BU=)Swku   缝宽：10—19nm 步长10nm； \_]En43mg   ;iQEkn2T|}   规划深度：20——200nm 步长10nm； 9(_{`2R8   _S?qDG{E|   使用扫描模块进行所有参数的整合研究。 vDj;>VE2b   :' #\   在自由参数模块中选择深度和缝宽。 )]6hy9<   ~Qj}ijWD   使用扫描模块进行参数联合调查。 G-um`/<%   优化函数依据迭代次数进行显示： -yH,5vD   1jCo   左图显示了最小化TE透过率，右图显示了最小化偏振对比度。 m\u26`M   l$Gl'R>>*   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。 ,^s0</ve   2?7(A   参数构成： Y$ Fj2nk+   _'0 @%P%   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%；

7 h=QW5   - xm{&0e)   X JGB)3QI   XVVD 0^ Q      {<$bAj   局部参数优化： i\?*=\a   使用局部参数优化的参数优化文件存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_03”中。 #&. ]" d   起始值为：缝宽：50nm，规划深度200nm； \FmKJ\   ?,knit2x   参数和优化函数被严格定义，以便在TE透过率，偏振对比度和TE透过率均匀误差之间找到平衡。 48D?'lW %      y*b3&%.ml   a|j%n   参数定义： <v 0*]NiX   规划深度为20-200nm，权重1e20 kQ>^->w   缝宽10—190nm权重1e20 GRqT-/n"   Bn?V9TEoO   优化函数定义： m"2d$vro"   ——TE效率最小值被最大化（全波段） ^_+XDO   )Di \_/G   ——偏振对比度大于50（全波段） 3)Ac"nuyqH   ——均匀误差最小化，但对于通用优化函数只具有较低影响。 ) U t5+-UK   Z?NW1m()F   (<*e   选择下山简法进行局部优化。 .Nm su+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。 =<z.mzqu5   95W?{> @      优化好的光路流程图存储在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_04”中。 ~g;    JC?N_kP%W   优化过的参数为： wEW4gz{s   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% Vy<HA*   结论： v;1F[?@3Y   偏振分析器允许评估偏振光栅的波长和角独立性。 wE\3$ s/{D   XL}"1lE   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。 C(T;>if0NH   最后使用下山简法进行偏振光栅的局部参数优化。