Paano Pinipigilan ng Silicon Carbide Wafers ang Rainbow Effect

Dahil sa napakataas nitong refractive index (≥2.6), nag-aalok ang silicon carbide ng pangunahing pisikal na solusyon para sa pag-aalis ng 'epektong bahaghari' sa mga istrukturang optical waveguide. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari kapag ang ambient light ay dumaan sa isang AR waveguide; Ang mga anggulo ng diffraction ay nag-iiba ayon sa wavelength, na nagiging sanhi ng dispersion na naghahati sa puting liwanag sa isang spectrum ng bahaghari. Tinutugunan ng mataas na refractive index ng Silicon carbide ang hamon na ito sa dalawang pangunahing paraan:

Ang mataas na refractive index nito ay nagbibigay ng higit na kakayahang umangkop sa disenyo, na nagbibigay-daan sa paggamit ng mas pinong mga panahon ng grating. Kapag ang grating period ay nabawasan sa nanoscale, ang mga anggulo ng diffraction ng ambient light ay tumataas nang malaki—kadalasan ay inililipat ang liwanag sa labas ng saklaw ng perception ng mata ng tao—sa gayon ay biswal na nababawasan ang visibility ng nakakagambalang diffracted na liwanag.

Mula sa pananaw ng wave optics, ang phase vector na ibinibigay ng isang grating to incident light ay direktang proporsyonal sa wavelength at inversely proportional sa grating period; dahil dito, ang isang mas maliit na panahon ay nagreresulta sa isang mas malaking anggulo ng pagpapalihis para sa diffracted na liwanag. Para sa magaan na insidente sa malalaking anggulo, ang sobrang maliit na grating period ay nagdudulot ng diffracted na ilaw na lumipat sa labas ng annular region ng K-space ng waveguide na sumusuporta sa mga guided mode, at sa gayon ay nililimitahan ang epektibong larangan ng view. Ang pagkamit ng malawak na larangan ng view na may full-color na transmisyon sa isang monolitikong sistema samakatuwid ay nangangailangan ng pag-iwas sa mga panahon ng rehas na masyadong maliit.

Ang bentahe ng silicon carbide (SiC) sa pagpapagaan ng 'rainbow effect' ay nagmumula sa flexibility ng disenyo na ibinibigay ng mataas na refractive index nito. Pinipilit ng mga high-refractive-index na istruktura ang epektibong wavelength ng liwanag, na nagbibigay-daan para sa mas maliliit na panahon ng grating—halimbawa, ang isang 300 nm na panahon ay makakamit sa isang SiC substrate, samantalang ang 500 nm ay karaniwang kinakailangan sa mga conventional glass substrates. Sa isang nakapirming anggulo ng saklaw, ang epekto ng period-compression na ito ay makabuluhang binabawasan ang pagkakaiba-iba ng dispersion angle sa iba't ibang wavelength. Ang pang-eksperimentong data ay nagpapahiwatig na sa loob ng 400–700 nm na nakikitang hanay ng liwanag, ang mga grating na nakabatay sa SiC ay nagpapakita ng humigit-kumulang 40% na mas kaunting pagkakaiba-iba ng dispersion anggulo kaysa sa mga gawa sa mga kumbensyonal na materyales. Sa pamamagitan ng na-optimize na disenyo, ang stray light na responsable para sa rainbow effect ay maaaring idirekta palayo sa nakikitang hanay ng mata ng tao, na epektibong pinipigilan ang hitsura ng mga artifact ng bahaghari.

Higit pa rito, ipinahihiwatig ng pananaliksik na ang paggamit ng isang disenyo na nagtatampok ng isang substrate ng SiC na sinamahan ng isang multilayer na SiO2/TiO2/ITO na thin-film na istraktura ay maaaring epektibong mabawasan ang nakikitang pagmuni-muni ng liwanag sa ibabaw ng lens, at sa gayon ay mapahusay ang paghahatid ng liwanag. Sa isang banda, pinapaliit ng multilayer na istraktura ang paglihis ng kulay na dulot ng liwanag na pagmuni-muni, na hindi direktang nagpapagaan sa epekto ng bahaghari; sa kabilang banda, hinaharangan ng multilayer thin-film structure ang asul na liwanag, na nakakatulong din na bawasan ang rainbow effect—dahil ang asul na liwanag ay may mas maikling wavelength at mas madaling kapitan ng dispersion, isang pangunahing sanhi ng rainbow effect.

Ang pambihirang tigas at chemical stability ng silicon carbide ay ginagawa itong perpektong angkop para sa mga proseso ng katumpakan tulad ng nanoimprint lithography at electron-beam lithography, na nagbibigay-daan sa high-precision na paggawa ng mga sub-micron grating structures upang malutas ang isyu sa epekto ng bahaghari.

Pinagmulan: xiamenzhongxinjingyan