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    [分享]Ansys Lumerical | 使用STACK仿真抗反射偏振器件 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2023-04-19
    1、说明 IS[thbzkZ  
    rEv*)W  
    在本示例中,我们将展示使用 Lumerical STACK 求解器来设计抗反射圆偏振器,以减少 OLED 显示器的环境光反射。 x-<)\L&  
    i|}[A  
    6{+{lBm=y  
    f=!VsR2o  
    2、综述 *gF<m9&  
    S:q3QgU=X  
    =;|QZ"%E  
    ]oV{t<0a  
    OLED 显示器的底部金属电极可以用于增强光提取效率,然而它也会带来环境光反射的不利影响,导致显示器在室外使用时对比度降低。在本例中,演示了使用圆偏振器来最小化具有特定线偏振的光的反射[1]。圆偏振器的配置和工作原理如下所示: !x>%+&c>k  
    I}t3 p|z  
    3=$q  
    图 1
    b0A1hb[|  
    为了简单起见,多层 OLED 结构由金属反射器表示。入射到线性偏振器上的光在传播通过半波片之后变成30°线偏振,然后在通过四分之一波片之后变成圆偏振。反射光最终将变得相对于线性偏振器的偏振正交偏振,因此被其阻挡。 ]f: v,a  
    J}@z_^|"mJ  
    反射光可以分解为两部分,如图1所示。R1表示空气/偏振器界面处的反射,R2与圆偏振器相关。在本例中我们将关注如何最小化R2,关于R1的最小化,请参阅原文。 |'+eMl  
    rs*Fy@  
    为了分解R1和R2,一种方法是添加折射率为1.5的人工层,如下图所示。 M$d%p6Cv  
    NeBsv= [-  
    :%AL\ n  
    图 2
    |*Yf.-  
    折射率1.5被选择为接近线性偏振器的折射率,使得圆形偏振器在有或没有人工层的情况下的总反射几乎相同。然后,我们将通过脚本命令将反射率从 STACK Solver(棕色箭头)转换为R2(蓝色箭头)。 p=B>~CH  
    zBp{K@U[|M  
    偏振器和波片由各向异性材料制成,这意味着它们的折射率在不同方向上可能不同。通过旋转相应的介电常数张量,在 STACK Solver 中充分考虑了极化/慢轴的旋转。 =rQP[ICs!  
    N0w`!<y:c  
    步骤1:初步测试 3ZZV<SS  
    :nS;W  
    本步骤的主要目的是确保仿真被正确设置,并验证圆偏振器在正入射时的抗反射性能。通过脚本可以绘制圆偏振片在正入射时的反射光谱,选择波片的厚度以使目标波长为0.55μm时的反射最小,图3中可以得到证实。反射光谱中的小波纹可以归因于多层膜的法布里-珀罗共振。 lR`'e0Lq  
    L9ap(  
    3bd5FsI^pU  
    图 3
    8W+gl=C~  
    步骤2:角度扫描 G633Lm`ri  
    y"<))-MH  
    在该步骤中,通过扫描入射角(θ和φ)来表征圆偏振器的反射特性,在几何光学工具(如 Ansys SPEOS)中根据视角进一步评估显示器的性能时很有用。脚本将通过旋转介电常数张量扫描入射角(phi),然后给出作为波长和角度(θ和phi)函数的反射率。 CGP3qHrXt  
    -MugnB6  
    Rek -`ki5F  
    图 4
    H:JLAK  
    通过查看 Visualizer 工具可以查看 R_ave 的极坐标图像,即 Rs 和 Rp 的平均值。我们可以发现,入射角θ越大反射越高,这意味着抗反射膜层在入射角越大时就会失效。 dg7=X{=9jv  
    $1zvgep  
    接下来,参考论文[1],我们研究了两种不同的各向异性薄膜 <U9/InN0[  
    %77p5ctW  
    9 ASb>A2~  
    图 5
     oM1 6C|  
    Nz是各向异性材料薄膜的关键参数之一,其定义为(nx-Nz)/(nx-ny)。扫描了Nz从1.5到0.5的结果,从上图中,我们可以发现 Nz=0.5 可以在所有入射角下实现更好的抗反射性能,这与论文[1]一致。 SL&hJs4c'  
    C#=bW'C  
    参考文献: " ;w}3+R  
    1. Bong Choon Kim, Young Jin Lim, Je Hoon Song, Jun Hee Lee, Kwang-Un Jeong, Joong Hee Lee, Gi-Dong Lee, and Seung Hee Lee, “Wideband antireflective circular polarizer exhibiting a perfect dark state in organic light-emitting-diode display,” Opt. Express 22, A1725-A1730 (2014)
     
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