GaN基蓝光LED单偏振输出及高光提取效率的实现

为了提高倒装发光二极管（LED）光提取效率的同时实现单偏振光输出，建立了正装、倒装和集成金属亚波长光栅倒装LED 3种模型，采用RSOFT软件进行仿真对比及器件优化，并进行了理论分析和模拟验证。结果表明，倒装LED虽然可以提高光提取效率但对P-GaN层厚非常敏感，无法单偏振光输出；集成了金属亚波长光栅的倒装LED可以不受P-GaN层厚影响，实现单偏振光输出，但要输出稳定偏振光，受光栅参量和介质过渡层厚度影响非常显著；优化后的结构可以实现57.63%的光提取效率，偏振消光比达到25.8dB。该研究对制造高性能蓝光LED具有一定的指导作用。     

导模共振光栅参量对共振波长和线宽的影响研究

为了能够设计出具有反射功能的导模共振光栅，采用光栅的等效介质理论、平面波导理论以及严格耦合波法，进行了理论分析和实验验证，设计了在TE偏振下波长850nm处具有反射共振的导模共振光栅。利用严格耦合波法，计算并分析了光栅参量、入射角以及波导层厚度对共振波长和线宽的影响。结果表明，随着占空比的增大，共振波长会红移，而共振线宽会随着占空比的增大先增后减，占空比为0.5时线宽能达到最宽；共振波长会随着光栅周期和波导层厚度的增大而增大，但线宽几乎不变，当周期从490nm增加到520nm时，共振波长红移了将近50nm，而当波导层厚度从217nm增加到251nm时，共振波长红移了将近25nm；光栅厚度变化对共振波长和共振线宽影响很微弱，当入射角是垂直入射时仅有一个共振峰，但是当入射角不为0°时会出现两个共振峰，并且两个共振波长随着入射角度的变大一个会蓝移而另一个则红移。该研究为实际制备反射导模共振光栅提供了理论指导。     

利用ITO微纳结构提高石墨烯紫外LED光提取效率

为了改善因为铟锡氧化物(ITO)薄层对紫外光具有高吸收率,从而导致石墨烯紫外LED低光提取效率(LEE)问题,采用ITO微纳结构(矩形和三角形)作为石墨烯紫外LED缓冲层的方法,利用时域有限差分法,对ITO微纳结构进行优化,并对石墨烯紫外LED进行了理论分析.结果表明,当矩形微纳结构厚度为160nm、占空比为0.7、周...     

利用高对比度光栅实现光束大角度偏转

为了分析高折射率对比度光栅(HCG)参量和入射波长对光束偏转角的影响,采用严格耦合波法设计了透射光束可偏转非周期三角HCG,并通过时域有限差分法证明了所设计的非周期三角HCG可实现30.3°的透射光束偏转.结果表明,当低折射率介质材料折射率从1增加到1.4时,透射光束偏转角可实现11°的调谐;当入射波长从波长1.5μm...     

金属光栅提高蓝光LED提取效率的研究

为了提高发光二极管(LED)的光提取效率，并比较不同光栅形状对LED光提取效率的影响，采用严格耦合波法优化了与矩形、等腰三角形、等腰梯形光栅分别集成的倒装LED，使它们出光面透射率达到最优，随后使用有限时域差分法模拟计算它们的光提取效率。经过模拟计算和理论分析可得3种不同结构LED最优光栅参量(光栅占空比f、光栅周期p、光栅厚度h)和过渡层厚度d分别是:f=0.35, p=150nm, h=80nm, d=190nm; f=0.45, p=175nm, h=80nm, d=190nm; f=0.7, p=150nm, h=80nm, d=190nm。结果表明，3种最优的LED结构在波长0.4μm~0.5μm范围内，矩形光栅倒装LED和等腰三角形光栅倒装LED出光面透射率相同，等腰梯形光栅倒装LED出光面透射率最低; 由于光透射率最低，导致等腰梯形光栅倒装LED光提取效率较低，最高仅为58.07%，但是由于等腰三角形光栅倒装LED特殊的光栅形状加上高的光透射率，其光提取效率可以达到77.75%。此研究可以为制备高光提取效率LED提供理论方法指导。     

利用金属光栅提高LED发光效率的研究

为了提高发光二极管(LED)的发光效率,在LED出光面放置金属光栅,采用时域有限差分法进行了理论分析和模拟计算.结果表明,对光栅优化后,金属光栅对波长460nm的透射率接近1,可提高LED的光提取效率;在此波长下,可同时激发局域表面等离激元和表面等离极化激元,有助于提高LED内量子效率;且具有金属光栅结构的LED的发光...     

双通道偏振无关介质窄带宽超材料吸收器

为了改善金属完美超材料吸收器(PMA)制造成本高,且存在欧姆损耗的状况,同时为了解决PMA对光的偏振态和入射角较为敏感的问题,本文采用低损耗介质材料设计了双通道偏振无关介质窄带PMA,并利用时域有限差分法进行理论分析和验证.研究发现,所本文设计的偏振无关介质窄带PMA无论在横电(TE)还是横磁(TM)偏振态下,它们的吸...