光學性質
關注創建者：320科技工作室 創建時間：2021-07-31
光學性質的實例教程
第五步:光學性質的計算
（一）線性的計算
1.也是進行構型優化(同能帶計算時結構優化)..只是計算中INCAR需包含關鍵詞：ISIF = 3
所有計算均需采用PAW型贗勢
2.構型優化后將CONTCAR拷貝成POSCAR
在INCAR里面
NPAR=1 (計算光學性質時，必須按能帶依次處理)
LOPTICS = .TRUE. (計算光學性質)
NSW=1
IBRION= -1(無需進行構型優化)
計算結束后 (正常), 會得到OPTIC（用于計算線性光學性質）和momentum_matrix
（用于計算NLO即非線性光學性質）
3.編輯OPTCRT文件 常用關鍵詞及其含義
ISYMM = 2
OMMIN = 0
OMMAX = 20
NEDOS = 4000
NBCON = 200
LJDOS = .TRUE.
LDOS = .TRUE.
LKRAMERS = .TURE.
GAMMA = 0.002
LSEARCH =.TRUE.
EMINSEARCH = 0
EMAXSEARCH = 20
SCISSOR=0.5
4.創建一個新目錄，將OPTIC OPTCTR,KPOINTS,POSCAR 復制到其下
命令 cp ../ OPTIC . OPTCTR,KPOINTS,POSCAR .
修改KPOINTS
創建個臨時目錄復制vasp計算所需要的四個輸入文件.運行單機版vasp。
展開 通過量子效應改變量子點的粒徑可以調節能帶隙，并且可以適當地改變光學和電學性質。通過能量帶隙調節來控制紅外、可見光和紫外(UV)區域中的發射波長的研究正被積極地用于各種應用之中，例如太陽能電池、顯示器、生物傳感器、激光器和存儲器。
為了提高鈣鈦礦量子點的量子效率和穩定性，韓國首爾國立大學、韓國高麗大學等單位的研究人員通過改變鎳在鈣鈦礦納米晶中的摻雜濃度來優化其結構和光學性質。相關成果發表在Advanced Functional Materials。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202102770.
研究發現，隨著鎳摻雜的逐漸增加，光誘導的光譜發生藍移。鎳摻雜的PNC比未摻雜的PNC具有更強的發光、更高的量子效率和更長的壽命。摻雜的二價元素作為鈣鈦礦結構中的缺陷，降低了電子和空穴的復合速率。穩定性測試用于評估鈣鈦礦對光和濕氣的敏感性。對于紫外光照射，未摻雜的PNC的光誘導發光強度降低了70%，而鎳摻雜的PNC的光誘導發光強度降低了18%。在加水實驗中，摻鎳PNC的光誘導發光強度是未摻雜PNC的三倍。另外，還采用旋涂法制備了一種發光二極管。Ni:CsPbBr3的效率超過CsPbBr3PNCs的效率。在最佳效率(0.3 cd A–1)下，最大亮度為833 cd m–2。因此，鎳摻雜的PNC有望有助于未來顯示器件的性能改進。
圖1| a)Pb2+被更小的Ni2+離子取代前后鈣鈦礦CsPbBr3PNCs的結構特性示意圖。b)用不同量的Ni制備的CsPbBr3 PNC flms的XRD圖案。
圖2|a) CsPbBr3和鎳的XPS情況(鎳/鉛= 2.5)。
展開 光學分析的計算參數設定
這些設定完成后即可進行分析。返回 Moldex3D Studio，點擊分析順序 (Analysis sequence)，并選擇光學分析 (Optics)－O，以執行光學分析（下圖）。
分析順序設定
3. 后處理 (Post-processing)
在窗口顯示輸出的流域分布圖標
檢視光學分析模塊的分析結果的簡單方法就是在窗口顯示流域分布圖標。基本顯示步驟如下圖。
步驟1：從Studio中選擇適合的項目。
?選擇想要的組別
?在分析結果／光學（Result/Optics）選擇想要的結果
?選擇結果項目，例如：流動引發的光學性質、熱性質或光學性質總合
步驟2：從顯示工具欄（Display Toolbar）中選擇圖標，在顯示窗口（Display Window）中選擇想要查閱的分析結果。相關范例如下。
選擇光學分析中充填階段時流動引發的雙折射結果
1. 檢視制程中由流動引發的雙折射 (Flow-induced Birefringence during the Processing)
在計算完成之后，能檢查在充填、保壓及冷卻階段時由流動引發的光學性質。例如：要檢視組別的結果，請在Studio樹狀目錄中選擇組別（Run） > 分析結果（Result）> 光學分析（Optics）> 流動導致雙折射（flow-induced birefringence）。其結果將在顯示窗口（display window）中展現，如下圖。同樣地，使用相同的方法以檢視雙折射、光程差（下圖）、條紋級數與光彈條紋。
2.
展開 實射產品以儀器測量收縮凹陷量-490.5μm(下)
比較兩種制程的光彈條紋分析，傳統射出成型光彈條紋密集，光學性質差(圖九)。然而利用射出壓縮成型，光彈條紋較均勻，同時由于壓合速度越快，澆口處殘留應力較為均勻，光學性質大幅改善 (圖十)。
圖九 傳統射出成型：澆口處光彈條紋密集，光學性質欠佳(上)。實際射出產品光彈儀拍攝圖，也顯示光程差(下)。
圖十 射出壓縮成型：產品本體之光彈條紋均勻(上)。實際射出產品光彈儀拍攝圖也顯示，
澆口處殘留應力較為均勻，光學性質大幅改善(下)。
結果
在此案例中，透過Moldex3D仿真分析軟件進行產品驗證及射出壓縮參數優化，協助實驗團隊加速開發及驗證射出壓縮成型制程方案之可行性。透過驗證分析，車燈透鏡產品的成型質量獲得大幅改善，達到產品尺寸穩地。實驗團隊未來希望將模擬分析的應用，擴大至優化壓縮參數研究，包含 : 壓縮力、控制位置…等，以及應用在各種肉厚產品上，探討成本效益與優化程度。
展開 有別于以往使用扇形澆口制作微透鏡數組，此案例開發出快速、均勻且具備良好光學性質之微透鏡數組成型制程。藉由利用Moldex3D模流軟件，探討不同流道系統之利弊，改善傳統流道系統冷流道塑料損失，驗證基盤成型的可行性，分析仿真結果并優化產品設計。最終在實際成型實驗中，成功地于4吋基盤上制作出質量良好之雙面微透鏡數組。
挑戰
? 改善流道設計、節省材料并增加單模次成品數量。
? 利用Moldex3D驗證制程可行性，減少反復試模的時間及成本。
? 優化產品翹曲與光學性質，制作出低殘留應力、高精度及優良光學性質的微透鏡數組。
解決方案
臺灣大學團隊利用Moldex3D分析模具設計的可行性，利于減少重復試模的修改時間和成本。再根據成型狀態、殘留應力和翹曲程度，找到對翹曲和光學性質有較大影響的指標要素，并采用田口法得到最佳參數。此外也以模內成型的角度解釋射出成形(IM)與射出壓縮成型(ICM)的差異，成功地于4吋基盤制作出雙面微透鏡數組。
效益
? 采取直接澆口而非傳統扇形澆口，讓材料使用率從18.8%大幅提升至66.3%
? 利用射出壓縮成型后收縮率下降1.5至2%，透過口田方法優化后更降至1.5%以下
? 利用Moldex3D驗證IM和ICM兩者的差異及優劣
? 改善產品雙折射率差，提升光學性能
案例研究
現今虛擬現實與穿戴式裝置的發展日新月異，傳統透鏡由多組鏡片搭配，易產生過厚的問題，因此開發出具備輕薄、多功能與數組化之微透鏡勢在必行。不同于扇形澆口產生的微透鏡數組(圖1)，本項目利用直接澆口開發出生成快速、均勻和光學性良好的微透鏡數組成型制程。
圖1 原始流道設計
使用直接澆口一次產生48個微透鏡數組(圖2)，可顯著提升生產效能同時減少材料的浪費(表一)。
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這是由于大多數光學元件的彎曲性質造成的，它們將圖像投影到曲面上，而不是平面上。它被定義為Δz和Φ之間的函數。
如何生成一個系統視圖文檔
為了對光學系統的性質有一個基本的了解，對其組件的可視化和光傳播的提示是非常有幫助的。為此，VirtualLab Fusion提供了一個工具來顯示光學系統的三維視圖。這些工具可以進一步用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內的傳播。
摘要
為了對光學系統的性質有一個基本的了解，對其組件的可視化和光傳播的提示是非常有幫助的。為此，VirtualLab Fusion提供了一個工具來顯示光學系統的三維視圖。這些工具可以進一步用于檢查元件和探測器的位置，以及快速了解光在系統內的傳播。所應用的三維視圖建模技術可與經典的光線追跡相媲美。
具體后果：
LiDAR 仿真：濕瀝青與干混凝土的 LiDAR 回波強度有顯著差異（表面粗糙度、水膜光學性質不同），傳統格式無法描述這種差異；
毫米波雷達仿真：金屬與塑料的雷達截面積（RCS）差別可達 10–20 dB，但 glTF 材質的 metallic 參數針對光學渲染設計，無法映射為電磁仿真所需的介電常數。
：Traveling Wave Mach-Zehnder Modulator（相關鏈接：https://optics.ansys.com/hc/en-us/articles/360042328774-Traveling-Wave-Mach-Zehnder-Modulator）
圖8：行波馬赫-曾德爾調制器
上面介紹了電光調制中四種常見的物理效應，這四種物理效應對對硅材料光學性質的影響可以總結如下
這個工具非常有用，我們可以利用它來區分表面的幾何坐標關系和光學性質。
為了把鏡面設置為掃描鏡，我們需要對鏡面進行傾斜。因此我們需要讓它相對原來的45°位置再傾斜轉動±5°。
這是由于大多數光學元件的彎曲性質造成的，它們將圖像投影到曲面上，而不是平面上。它被定義為Δz和Φ之間的函數。
FRED應用：發光二極管（LED）11個月前
因此，一個聰明，成功的一個高保真的LED的幾何體的內部構造，包括為所有的光學元件設定適當的光學性質。構建這樣一個詳盡的模型非常昂貴，且費時費力，既無必要，在大多數情況下也是不現實的。建模的關鍵是了解模型類型和所需細節程度。本應用說明描述兩種LED建模程序提供良好的出發點并鼓勵用戶在具體設計和應用上增加更多的細節和精度。
這是由于大多數光學元件的彎曲性質造成的，它們將圖像投影到曲面上，而不是平面上。它被定義為Δz和Φ之間的函數。
Moldex3D Optics提供使用者如何著手修改幾何外型、澆口設計、射速、保壓、冷卻系統等影響光學性質的重要加工因子。Moldex3D 更進一步與其他光學產品整合，如此用戶可以輸出變型結果及折射率分布后在如CODE V產品中來驗證設計。
