[发明专利]光栅设计方法、光栅及探测器集成结构

权利要求书

1.一种光栅设计方法，其特征在于，包括：

获取设计参数；

将所述设计参数输入至光栅设计模型，获取所述光栅设计模型输出的光栅结构；

其中，所述光栅设计模型是基于台阶式粒子群算法构建的；所述台阶式粒子群算法是将粒子群的群体最优位置作为台阶，基于所述台阶对下一代粒子群进行更新的粒子群算法，所述粒子群的群体最优位置为所述粒子群对应的光栅结构中焦点处的电场场强最大的光栅结构。

2.根据权利要求1所述的光栅设计方法，其特征在于，将所述设计参数输入至光栅设计模型，获取所述光栅设计模型输出的光栅结构，包括：

步骤1，基于所述设计参数初始化光栅结构、粒子群和台阶；

步骤2，基于所述台阶和预设公式更新粒子群的速度和位置；

步骤3，计算所述更新后的粒子群中每个粒子的适应度；

步骤4，基于所述适应度更新每个所述粒子的个体最优位置和所述粒子群的群体最优位置，并基于所述群体最优位置更新所述台阶；

步骤5，循环上述步骤2至步骤4，直至达到迭代次数上限或达到设定最优解。

3.根据权利要求1所述的光栅设计方法，其特征在于，所述设计参数包括：光栅的长度、光栅的厚度和光栅的宽度。

4.根据权利要求2所述的光栅设计方法，其特征在于，所述计算所述粒子群中每个粒子的适应度，包括：

对每个所述粒子对应的光栅结构进行仿真，获得每个所述光栅结构焦点处的电场场强；所述电场场强为所述粒子的适应度值。

5.根据权利要求4所述的光栅设计方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取仿真参数，所述仿真参数用于对每个所述粒子对应的光栅结构进行仿真；所述仿真参数包括光栅的焦距和入射光的波长。

6.根据权利要求2所述的光栅设计方法，其特征在于，所述预设公式为：

v(i)′＝ωv(i)+c₁r₁×[P_b(i)-x(i)]+c₂r₂(t)×[G_b(i)-x(i)]；

x(i)′＝x(i)+a×v(i)′；

式中，v(i)′表示更新后的粒子速度，i表示粒子，i＝1，2，3，……，Y为正整数，Y代表粒子群中的粒子总数；v(i)表示粒子的当前速度；ω表示惯性权重；c₁和c₂为取值范围为[0，2]的加速常数；r₁和r₂为取值范围为[0，1]的随机数；P_b(i)为粒子i的个体最优值对应的光栅结构；G_b(i)为粒子群的群体最优值对应的光栅结构；x(i)′表示更新后的粒子位置；x(i)表示粒子的当前位置；a表示惯性权重。

7.一种亚波长光栅，其特征在于，采用权利要求1-6中任一项所述的光栅设计方法得到；所述亚波长光栅包括InP衬底区和InP光栅区，所述InP光栅区位于所述InP衬底区上。

8.根据权利要求7所述的亚波长光栅，其特征在于，所述亚波长光栅为一维非周期亚波长光栅或二维非周期亚波长光栅；

其中，所述一维非周期亚波长光栅的长度为80μm，厚度为0.5μm；所述二维非周期亚波长光栅的长度为10μm，宽度为10μm，厚度为0.5μm。

9.一种探测器集成结构，其特征在于，所述探测器集成结构包括探测器和光栅，所述探测器和所述光栅单片集成，所述光栅是采用权利要求1-6中任一项所述的光栅设计方法得到的。

10.根据权利要求9所述的探测器集成结构，其特征在于，所述光栅集成于所述探测器背面。