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【分享】Lumerical 和 SPEOS 基于 W-HUD 的仿真设计工作流

发布日期:
2022-07-22

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01 说明



本文旨在介绍 Ansys Lumerical 和 Ansys SPEOS 基于 W-HUD 的仿真设计工作流。


HUD 通常是具有足够反射和高透射率的显示器。对于需要反射偏振光的 HUD,我们在此展示了可以为某些偏振提供显著反射的周期性等离子体纳米结构。所提出的方法可以应用于一系列涉及等离子体材料的类似方法。


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02 综述




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HUD 是一种结合了背景图案和来自其他设备基本信息的显示器。它应该是一个透明的显示器,并且能够反射来自另一个显示器的光。


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在这里,我们考虑 W-HUD 并展示由金属矩形纳米结构组成的薄膜。不对称结构(即宽度和长度)会导致偏振选择性特征。


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实际上,薄膜厚度约为数百微米,而基板厚度接近几毫米。因此,我们将首先专注于在 FDTD 模拟中仅求解等离子体粒子附近的体积。我们将在与 FDTD 模拟相关的整个讨论中使用薄膜中的角度 (θ film ),在此工作流程的结尾处,我们转换 SPEOS 数据文件的反射属性,即空气界面处的反射率(air-film)通过Snell 定律的脚本计算。



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  • 步骤1:倾斜角度入射

我们使用 BFAST 进行 θ film =20° 的平面波宽频模拟。



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  • 步骤2:优化

为了实现低损耗和均匀颜色的HUD,我们使用 FDTD 内置算法在 θ film = 20°时优化纳米结构的尺寸,包括宽度、长度、高度。



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  • 步骤3:扫描

对优化得到的纳米结构进行扫描,以获得不同偏振、不同入射角和不同波长下的反射。



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  • 步骤4:导出数据到SPEOS

利用 Lumerical Script 和 Snell 定律计算空气薄膜界面处的反射率,并导出成 SPEOS 可读取的 *.coated 文件格式表现该微结构的反射率属性。



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  • 步骤5:在SPEOS运行仿真并分析关键结果

在 SPEOS里面可以观察到添加微结构之后的W-HUD可视化结果。


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文章来源:Ansys光电大本营




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