案例315.01：光柵起偏器的參數(shù)優(yōu)化

這個案例說明了對于一個用于VIS光起偏的亞波長光柵的參數(shù)優(yōu)化過程。

關(guān)鍵詞：參數(shù)優(yōu)化，光柵，起偏器，亞波長

所需工具箱：高級光柵工具箱

相關(guān)案例：100.01,101.01

相關(guān)教程和技術(shù)說明：Tutorial 101.01, TN.021

建模任務(wù)：

平面波入射周期為200nm的鍍鉻線性矩形光柵，基底為融石英，產(chǎn)生TE模的起偏。

優(yōu)化目標(biāo)：

—TE模偏振光的透過率最大化

—TM模偏振光的透過率最小化

優(yōu)化函數(shù)：

—最小化TE的透過率

—最小化偏振度（要求＞50:1）

—使用力優(yōu)先級使TE透過率的均勻誤差最小化

優(yōu)化的自由變量為：

—縫寬：10—190mm

—光柵深度：20—200nm

優(yōu)化算法：

—使用Parameter run 進(jìn)行一個全波長的全局搜索使得TE透過率的最大值最小同時使得偏振對比度的最大值最低。全局搜索不是強(qiáng)制的，但是它幫助確定在幾個最大值和最小值之間確定優(yōu)化參數(shù)的起始點(diǎn)。

—參數(shù)優(yōu)化使用下山簡法（局部優(yōu)化）和模擬退火法（全局優(yōu)化）。參數(shù)優(yōu)化使得找到在偏振對比度和TE透過率之間的一種平衡。

光路流程圖和偏振分析器：

偏振光柵的光路流程圖存儲在文件“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_01”中。

對于給定的波長范圍，偏振分析器被用來計算相關(guān)偏振方向的最大和最小值。并可以計算 和 的反射或透射的最大和最小值。像偏振對比度這樣高級的優(yōu)化函數(shù)也可以被計算出來。

Parameter Run 的全局搜索：

Parameter Run文件存儲在“Scenario_315.01_Optimization_of_Grating_Polarizer_02”中。

Parameter Run 設(shè)置

縫寬：10—19nm 步長10nm；

規(guī)劃深度：20——200nm 步長10nm；

使用掃描模塊進(jìn)行所有參數(shù)的整合研究。

在自由參數(shù)模塊中選擇深度和縫寬。

使用掃描模塊進(jìn)行參數(shù)聯(lián)合調(diào)查。

優(yōu)化函數(shù)依據(jù)迭代次數(shù)進(jìn)行顯示：

左圖顯示了最小化TE透過率，右圖顯示了最小化偏振對比度。

TE透過率和偏振對比度對于不同參數(shù)設(shè)置已經(jīng)達(dá)到了最大化。

參數(shù)構(gòu)成：

縫寬50nm，規(guī)劃深度200nm；最小TE透過率72.7%；最小偏振對比度62；TE透過率均勻誤差7%；