2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、液晶作為一種電控各向異性介質(zhì),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于顯示領(lǐng)域并取得極大地成功。近年來,液晶在非顯示領(lǐng)域的應(yīng)用,如用于光束控制、波前變換、自適應(yīng)光學(xué)等領(lǐng)域的研究也日益受到關(guān)注,并逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用階段。此外,由于液晶具有很寬的工作光譜范圍,使得其在微波和太赫茲波段也有著誘人的應(yīng)用前景。液晶器件特性數(shù)值模擬能夠預(yù)測器件光學(xué)特性,優(yōu)化器件參數(shù),為器件設(shè)計(jì)與控制提供依據(jù),是器件研究和開發(fā)不可或缺的重要組成部分。
  液晶器件數(shù)值模擬包含指向矢模擬和

2、光學(xué)特性模擬兩個方面。光學(xué)特性模擬是通過研究光與液晶的相互作用,模擬入射光波在液晶器件中的傳播過程。時域有限差分法(FDTD)作為一種嚴(yán)格求解 Maxwell方程組的數(shù)值方法,是液晶光學(xué)特性模擬中應(yīng)用最廣泛的方法。
  本課題主要研究用于液晶光學(xué)特性模擬的二維時域電磁計(jì)算方法,尋求適用于非均勻各向異性介質(zhì)、具有不同尺度結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)(相對于入射光的波長)的算法,為液晶光學(xué)相控陣等液晶器件的設(shè)計(jì)和制造奠定理論基礎(chǔ)。本課題研究內(nèi)容如下:

3、r>  (1)當(dāng)FDTD方法用于層狀各向異性介質(zhì)的散射分析時,由于任意非對角各向異性介質(zhì)中電場各分量之間的互相耦合,導(dǎo)致了一維輔助網(wǎng)格上的Maxwell方程組中Dy和Hy沿切向和法向傳播的子分量不能獨(dú)立離散,使得傳統(tǒng)的一維輔助 FDTD方法無法直接計(jì)算層狀各向異性介質(zhì)的入射場場值。為此引入分裂場技術(shù),解決了一維輔助Maxwell方程組的離散問題。
  (2)當(dāng)FDTD方法用于非周期結(jié)構(gòu)液晶器件時,由于左、右邊界的不對稱性導(dǎo)致了用于

4、平面波源引入的周期邊界條件不適用,必須設(shè)法解決如何獨(dú)立計(jì)算總場/散射場左、右連接邊界上的入射場場值問題。為此根據(jù)液晶材料的粘滯特性,將左、右連接邊界上入射場場值的計(jì)算問題轉(zhuǎn)化為具有不同介電張量分布的層狀各向異性介質(zhì)的入射場場值計(jì)算問題,解決了非周期液晶器件FDTD分析時的平面波源引入問題。
  (3) FDTD方法為獲得精確解,其空間網(wǎng)格采樣率需要隨著計(jì)算區(qū)域總體尺寸的增大而增加,導(dǎo)致計(jì)算內(nèi)存消耗大。偽譜時域方法(PSTD)因采用

5、快速傅立葉變換算法求解空間微分,其空間網(wǎng)格采樣率與總體尺寸無關(guān),極大地減少了空間采樣率。根據(jù)液晶盒的薄板結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提出用混合 PS-FDTD方法模擬光在液晶中的傳播。即在電尺寸小而內(nèi)部介質(zhì)變化劇烈的液晶盒厚度方向上采用FDTD方法,而在電尺寸大而內(nèi)部介質(zhì)變化又較平滑、且與玻璃基板平行方向上采用PSTD方法,以此減少計(jì)算資源消耗。
  (4) FDTD方法的穩(wěn)定條件限定了其最小空間網(wǎng)格尺寸對時間步長的要求,導(dǎo)致了在求解超精細(xì)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)

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