收藏本站
收藏 | 论文排版

用于液晶光学特性模拟的时域电磁计算方法研究

方运  
【摘要】: 液晶作为一种电控各向异性介质,已经广泛应用于显示领域并取得极大地成功。近年来,液晶在非显示领域的应用,如用于光束控制、波前变换、自适应光学等领域的研究也日益受到关注,并逐步走向实际应用阶段。此外,由于液晶具有很宽的工作光谱范围,使得其在微波和太赫兹波段也有着诱人的应用前景。液晶器件特性数值模拟能够预测器件光学特性,优化器件参数,为器件设计与控制提供依据,是器件研究和开发不可或缺的重要组成部分。 液晶器件数值模拟包含指向矢模拟和光学特性模拟两个方面。光学特性模拟是通过研究光与液晶的相互作用,模拟入射光波在液晶器件中的传播过程。时域有限差分法(FDTD)作为一种严格求解Maxwell方程组的数值方法,是液晶光学特性模拟中应用最广泛的方法。 本课题主要研究用于液晶光学特性模拟的二维时域电磁计算方法,寻求适用于非均匀各向异性介质、具有不同尺度结构细节(相对于入射光的波长)的算法,为液晶光学相控阵等液晶器件的设计和制造奠定理论基础。本课题研究内容如下: (1)当FDTD方法用于层状各向异性介质的散射分析时,由于任意非对角各向异性介质中电场各分量之间的互相耦合,导致了一维辅助网格上的Maxwell方程组中Dy和Hy沿切向和法向传播的子分量不能独立离散,使得传统的一维辅助FDTD方法无法直接计算层状各向异性介质的入射场场值。为此引入分裂场技术,解决了一维辅助Maxwell方程组的离散问题。 (2)当FDTD方法用于非周期结构液晶器件时,由于左、右边界的不对称性导致了用于平面波源引入的周期边界条件不适用,必须设法解决如何独立计算总场/散射场左、右连接边界上的入射场场值问题。为此根据液晶材料的粘滞特性,将左、右连接边界上入射场场值的计算问题转化为具有不同介电张量分布的层状各向异性介质的入射场场值计算问题,解决了非周期液晶器件FDTD分析时的平面波源引入问题。 (3) FDTD方法为获得精确解,其空间网格采样率需要随着计算区域总体尺寸的增大而增加,导致计算内存消耗大。伪谱时域方法(PSTD)因采用快速傅立叶变换算法求解空间微分,其空间网格采样率与总体尺寸无关,极大地减少了空间采样率。根据液晶盒的薄板结构特点,提出用混合PS-FDTD方法模拟光在液晶中的传播。即在电尺寸小而内部介质变化剧烈的液晶盒厚度方向上采用FDTD方法,而在电尺寸大而内部介质变化又较平滑、且与玻璃基板平行方向上采用PSTD方法,以此减少计算资源消耗。 (4) FDTD方法的稳定条件限定了其最小空间网格尺寸对时间步长的要求,导致了在求解超精细结构细节问题时计算时间过长。针对相位调制型液晶器件中不存在横向磁场和横向电场耦合的情况,提出采用无条件稳定局部一维FDTD方法,以消除稳定条件对时间步长的限制。 通过以上研究,解决了液晶等各向异性介质中FDTD方法的应用问题,为液晶光学特性模拟提供有效手段。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭鹏;何兵寿;张一凡;;VTI介质中的波场分离[J];工程地球物理学报;2011年03期
2 余定峰;何思远;朱国强;张凡;;各向异性材料涂覆目标电磁散射特性仿真[J];电子与信息学报;2011年07期
3 陈可洋;;各向异性弹性波高阶有限差分法叠前逆时深度偏移[J];油气地球物理;2011年03期
4 蒋治国;刘继芳;马琳;宋家争;韩彪;;横向应力对保偏光纤偏振耦合特性的影响[J];光子学报;2011年06期
5 张静;张方辉;阎洪刚;;HAT-CN作为空穴注入层的高效白色荧光有机电致发光二极管(英文)[J];液晶与显示;2011年04期
6 彭双潮;;SiO_2纳米管的偏振光合成像[J];湖南师范大学自然科学学报;2011年04期
7 刘晓艳;曹健;郎集会;魏茂彬;刘洋;杨景海;;ZnS:Mn~(2+)/SiO_2的结构及光学性能研究[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2011年03期
8 王艳;李健;卢建丽;;Sb掺杂Sn_2S_3薄膜的制备及光学特性[J];功能材料;2011年S2期
9 张欢欢;李智;苗春雨;马春雨;张庆瑜;;射频磁控溅射制备Mn掺杂ZnO薄膜的结构与光学性能[J];功能材料;2011年S3期
10 杨雪峰;史铁林;左海波;江轩;廖广兰;;基于严格耦合波理论的蝴蝶鳞翅分级结构光学特性研究[J];光学学报;2011年07期
11 李嫣;;隧道超前预测地震波伪谱法数值模拟[J];福建建设科技;2011年04期
12 蔡宏珂;周任君;傅云飞;郑媛媛;王英俭;;CALIOP对一次秸秆焚烧后气溶胶光学特性的探测分析[J];气候与环境研究;2011年04期
13 赵保星;周继承;荣林艳;彭银桥;;二氧化钛太阳能电池减反射膜结构和光学特性[J];中南大学学报(自然科学版);2011年07期
14 吕健;;钨酸铅PbWO_4的电子结构和光学性质的第一性原理计算[J];河南大学学报(自然科学版);2011年04期
15 张海霞;楚兴丽;王天兴;;CdS,ZnO_(1-x)S_x电子结构和光学特性的第一性原理研究[J];科技导报;2011年20期
16 张立;;准一维GaN纳米线中类氢杂质态光学特性[J];功能材料;2011年S4期
17 杨超宇;杨顶田;叶海彬;曹文熙;;水体校正模型在三亚湾的验证及分析[J];光谱学与光谱分析;2011年07期
18 李丽丽;梁齐;史成武;孔明光;李兵;;脉冲激光沉积制备SnS薄膜及其光学特性的研究[J];真空科学与技术学报;2011年04期
19 岱钦;乌日娜;杨健;徐送宁;全薇;;电场作用下染料掺杂液晶器件的激光辐射[J];光学精密工程;2011年07期
20 李娇;温廷敦;;一维含负折射率光子晶体光学特性[J];硅谷;2011年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋林平;刘浩吾;;各向异性介质中的波前法初至到时计算[A];1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集[C];1995年
2 徐亦鸣;黄中玉;;各向异性介质(VTI)纵波速度分析技术的研究[A];中国地球物理.2003——中国地球物理学会第十九届年会论文集[C];2003年
3 刘洋;李承楚;牟永光;;双相各向异性介质中弹性波有限元数值解[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
4 李予国;裴建新;;电阻率各向异性介质中海洋可控源电磁场响应特征研究[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
5 张玉芬;董雪华;;各向异性介质中P波AVO影响因素分析[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
6 刘媛;张中杰;滕吉文;;各向异性介质中的最短路径射线追踪[A];中国地球物理第二十一届年会论文集[C];2005年
7 沈号祥;楼晓明;;各向异性介质填充无辐射介质波导的传播特性[A];1989年全国微波会议论文集(上)[C];1989年
8 兰海强;张忠杰;;起伏地表条件下各向异性介质中三维地震波场有限差分法数值模拟[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
9 刘斌;徐文骏;;轴对称各向异性介质中体波的传播[A];1993年中国地球物理学会第九届学术年会论文集[C];1993年
10 魏修成;董敏煜;陈运泰;;非均匀各向异性介质波场数值模拟[A];1997年中国地球物理学会第十三届学术年会论文集[C];1997年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 方运;用于液晶光学特性模拟的时域电磁计算方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 郑宏兴;各向异性介质涂敷目标的电磁波散射分析与计算方法研究[D];西安电子科技大学;2002年
3 刘征;非常规电磁媒质的特性研究及其若干应用[D];复旦大学;2005年
4 崔杰;弱各向异性介质转换波AVO分析与流体识别方法研究[D];吉林大学;2011年
5 王小平;上海及其邻近地区地下三维速度结构及各向异性的研究[D];同济大学;2007年
6 戴志阳;西太平洋下地幔D”层的地震波速度各向异性研究[D];中国科学技术大学;2008年
7 陈同俊;P波方位AVO理论及煤层裂隙探测技术[D];中国矿业大学;2009年
8 杨利霞;复杂介质电磁散射的FDTD算法及其相关技术研究[D];西安电子科技大学;2006年
9 原宏壮;各向异性介质岩石物理模型及应用研究[D];中国石油大学;2007年
10 耿友林;球矢量波函数在各向异性介质电磁散射中的应用[D];西安电子科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吕超杰;各向异性介质与导体组合目标电磁散射的快速算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 宇文骊敏;各向异性介质目标电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011年
3 李一琼;有限元法各向异性介质弹性参数反演及其并行算法的研究[D];宁夏大学;2004年
4 常利军;云南地区上地幔各向异性研究[D];中国地震局地球物理研究所;2005年
5 李晓光;多波多分量数值模拟与数据处理方法[D];中国地质大学(北京);2006年
6 孙平平;含各向异性左手材料的一维光子晶体的能带特性研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 孙琦;TTI介质地震波数值模拟[D];中国石油大学;2010年
8 周广兴;各向异性介质油藏非线性渗流理论研究[D];大庆石油学院;2008年
9 闫长春;未知主轴各向异性介质的热导张量光热测量方法研究[D];苏州大学;2003年
10 刘莲莲;各向异性粘弹性孔隙介质伪谱法波场正演模拟[D];中国石油大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 深圳商报记者 徐明天;创维订货会猛秀自主创新硕果[N];深圳商报;2006年
2 肖文;从玻璃实验室到科技公司[N];中国包装报;2009年
3 ;非破坏性快速检测技术在农业中的应用[N];科技日报;2007年
4 陈明英 吴玲;影响光盘耐久性的主要因素[N];中国档案报;2005年
5 本报记者 刘伟;构建平板产业链深圳又添筹码[N];深圳特区报;2005年
6 罗清岳;光学薄膜制程技术与应用[N];电子资讯时报;2006年
7 佚名;创维新农村影院工程正式启动[N];中国经营报;2006年
8 居珩;台湾制定发展辅导策略加速LED照明产业化[N];消费日报;2008年
9 ;picoChip加速WiMAX开发[N];计算机世界;2004年
10 王新城;条码印刷质量检测及注意事项[N];中国包装报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978