Моделирование многослойных ультратонких пленочных фотонных кристаллов для селективных фильтров

Abstract

Целью работы являлось исследование оптических свойств одномерных фотонных кристаллов из ультратонких чередующихся слоев оксидов титана и кремния с различным порядком чередования слоев для формирования дефектных полуволновых слоев в объеме фотонного кристалла. Проведена оптимизация толщин слоев с учетом дисперсии коэффициента преломления и показано, что для формирования 16-слойной структуры фотонного кристалла без полуволнового слоя с фотонной запрещенной зоной в ультрафиолетовой области необходимо использовать слои диоксида титана и оксида кремния толщиной 28,3 и 53,2 нм соответственно. Предложена структура 26-слойного фотонного кристалла толщиной 2130 нм с двумя неэквидастантными полуволновыми слоями, формирующими резонансные полосы пропускания в фотонной запрещенной зоне с максимумами на 550 и 601 нм. Из-за дисперсии коэффициента преломления отношение толщин слоев TiO2:SiO2 изменяется с 1:1,88 в случае 16-слойной структуры с фотонной запрещенной зоной в УФ области до 1:1,5 в случае 26-слойной структуры с фотонной запрещенной зоной в видимом диапазоне. Продемонстрировано влияние фотонно-кристаллической структуры без полуволновых слоев на спектр излучения жидкокристаллического дисплея, изготовленного по технологии IPS, с целью снижения интенсивности синей компоненты для повышения безопасности зрения пользователя. Использование фотонного кристалла с двумя полуволновыми дефектными слоями позволяет добиться полного разделения компонент спектра, что возможно применять для модификации спектров крупных жидкокристаллических панелей, так как их изготовление по технологии AMOLED является крайне сложной технологической задачей даже для лидеров в данной области.