新闻动态

News Center

使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

发布日期:
2023-05-16

浏览次数:


? 1

说明


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。


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件


? 2

综述

使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件


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极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:


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

图1


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。反射光结果将变得相对于线性偏振器的偏振正交偏振,因此被其阻挡。


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极小化R2,关于R1的极小化,请参阅原文。


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。


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

图2


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)。


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。


步骤1:初步测试

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时的反射极小,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。


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

图3




步骤2:角度扫描

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。


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

图4


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。


接下来,参考论文[1],我们研究了两种不同的各向异性薄膜:


使用 Ansys Lumerical STACK 仿真抗反射偏振器件

图5



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。


参考文献:

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)


相关阅读

案例 | 使用 Lumerical STACK 求解器优化 OLED

Lumerical 和 Zemax 针对 OLED 的联合仿真

Lumerical光子晶体布拉格光纤仿真应用

Lumerical 光子集成电路之PN 耗尽型移相器仿真工作流

Lumerical 纳米线栅偏振器仿真应用


点击阅读原文了解详细信息。


相关推荐

如何将光栅数据从Lumerical导入至OpticStudio(上)
本文介绍了一种使用Ansys Zemax OpticStudio和Lum...
Lumerical激光雷达天线仿真
在本文中,我们将了解如何根据激光雷达应用需求设计和优化相控阵光栅天线。概...
LS-DYNA R14.0部分新功能更新Ⅶ
本文将主要介绍LS-DYNA R14.0部分新功能。主要涵盖安全带、材料...
如何在OpticStudio中建模DMD(MEMS)
数字镜阵列 (DMD) 或微机电系统 (MEMS) 由一组小型矩形反射镜...