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關注創建者:Ansys中國 創建時間:2023-04-18

Ansys Lumerical STACK的實例教程
1、說明
在本示例中,我們將展示使用 Lumerical STACK 求解器來設計抗反射圓偏振器,以減少 OLED 顯示器的環境光反射。
2、綜述
OLED 顯示器的底部金屬電極可以用于增強光提取效率,然而它也會帶來環境光反射的不利影響,導致顯示器在室外使用時對比度降低。在本例中,演示了使用圓偏振器來最小化具有特定線偏振的光的反射[1]。圓偏振器的配置和工作原理如下所示:
圖 1
為了簡單起見,多層 OLED 結構由金屬反射器表示。入射到線性偏振器上的光在傳播通過半波片之后變成30°線偏振,然后在通過四分之一波片之后變成圓偏振。反射光最終將變得相對于線性偏振器的偏振正交偏振,因此被其阻擋。
反射光可以分解為兩部分,如圖1所示。R1表示空氣/偏振器界面處的反射,R2與圓偏振器相關。在本例中我們將關注如何最小化R2,關于R1的最小化,請參閱原文。
為了分解R1和R2,一種方法是添加折射率為1.5的人工層,如下圖所示。
圖 2
折射率1.5被選擇為接近線性偏振器的折射率,使得圓形偏振器在有或沒有人工層的情況下的總反射幾乎相同。然后,我們將通過腳本命令將反射率從 STACK Solver(棕色箭頭)轉換為R2(藍色箭頭)。
偏振器和波片由各向異性材料制成,這意味著它們的折射率在不同方向上可能不同。通過旋轉相應的介電常數張量,在 STACK Solver 中充分考慮了極化/慢軸的旋轉。
步驟1:初步測試
本步驟的主要目的是確保仿真被正確設置,并驗證圓偏振器在正入射時的抗反射性能。
展開 01 說明
此示例將使用 STACK 求解器來計算有機發光二極管(OLED)的提取效率和與角度相關的色偏。并在案例最后,將 Lumerical 優化后的結構光型輸出用于 Ansys SPEOS,讓設計人員可以在其中直接體驗納米級設計選擇如何影響人類感知。
02 綜述
首先在 STACK 求解器中搭建模型與參考文獻比較,對萃取效率與色偏討論。接著以一組優化的 RGB 像素發光特性為例,示范輸出給 SPEOS 的光源檔案。
步驟1:使用 STACK 重新創建測試微腔結果
在這一步中,我們模擬了來自文獻中結構: 器件1~3陽極使用 ITO,器件4~6則使用鋁,分別代表弱與強共振腔效應的器件,編號由小到大的器件分別對應電子傳輸層(ETL)厚度為[40,60,80]納米。
下圖為從 STACK 求解器與相關腳本 stackpurcell 函數得出的結果,是6個不同器件的輻射功率密度與波長、角度的關系。圖中可看出強微腔效應的器件, 峰值發射波長發生了顯著變化,且隨著角度的增加峰向更短的波長彎曲,即所謂的藍移,是強微腔中與角度相關的色偏主要原因。而弱微腔效應的器件峰值發射波長都為520納米,整個帶寬相對寬,如用于顯示器應用代表色彩純度差。而器件1~4,輻射功率密度在大角度下降很快,如在顯示器應用代表視角小。器件5與6雖然解決了視角問題,但波長明顯隨著角度變化,會引發明顯色偏。這些器件的差異證明了顏色純度和顏色失真之間的權衡。
下圖表示器件在極坐標下的歸一化場型,藍色曲線是 STACK 求解器的結果,與文獻的綠色曲線相當一致。也可從器件4-6中觀察到微腔效應如何影響視角范圍。
展開 Express 22, A1725-A1730 (2014)
翻譯:梅肯斯姆-李星
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展開 要查看如何在Speos中使用此JSON文件的范例,請參閱Zemax Lumerical Speos 聯合實現衍射光波導AR系統設計仿真。
參考文獻:
[1] Jonathan S. Maikisch and Thomas K. Gaylord, "Optimum parallel-face slanted surface-relief gratings," Appl. Opt. 46, 3674-3681 (2007)
翻譯:梅肯斯姆-李星
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展開 翻譯:恒潤-李春連
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