• English
  • Русский (Russsian)

Это старая версия документа!


Фитинг диэлектрической проницаемости

Частотная зависимость диэлектрической проницаемости tex:\varepsilon(\omega) не может быть задага в FDTD в табличной форме.

Однако, ее можно представить в виде апроксимации (фитинга)

tex:\varepsilon(\omega) = \varepsilon_{\infty} + \sum_{p=1}^P\varepsilon_p(\omega),

tex:\varepsilon_p(\omega) = \frac{a_{p,0}+ia_{p,1}(-i\omega)}{b_{p,0}+b_{p,1}(-i\omega)-b_{p,2}\omega^2}

Число членов tex:P и значения коэффициентов tex:\varepsilon_{\infty}, tex:a_{p,j}, tex:b_{p,j} должны быть выбраны таким образом, чтобы апроксимировать (зафитинговать) зависимость tex:\varepsilon(\omega) с достаточной точностью.

В физической литературе встречаются следующие модели:

  • Дебай tex:\frac{\Delta \varepsilon}{1-2i\omega\gamma_p}
  • Друде tex:\frac{\Delta \varepsilon \omega_p^2}{-2i\omega\gamma_p-\omega^2}
  • Лоренц tex:\frac{\Delta \varepsilon \omega_p^2}{\omega_p^2-2i\omega\gamma_p-\omega^2}

Случай tex:a_{p,1} \ne 0 не соответствует никакой физической модели, однако он позволяет получать достаточно хорошие фитинги. Например, два (tex:P=2) члена такого рода оказались достаточными для фитинга диэлектрической проницаемости кремния в диапазоне 300 - 1000 нм, в то время как фитинг членами Дебая, Друде или Лоренца (tex:a_{p,1}=0) не работает 1). Предыдущий фитинг для кремния тремя членами Лоренца (см. работу о текстурированных антиотражающих покрытиях 2)) работает только в видимом диапазоне, и использование членов Лоренца недостаточно для получения фитинга в видимом и ближнем ультрафиолете.

Схема FDTD для членов Дебая, Друде и Лоренца описана в 3)). Схема для членов с tex:a_{p,1} \ne 0 описана в нашей работе 4).

Вы можете посчитать фитинг для своего материала с помощью простой программы на MatLab, которая может быть скачана отсюда. Как она работает описана в комментариях к коду. В главный файл 'fitting.m' вы можете задать все необходимые парамеры (количество членов tex:P, файл с табличной диэлектрической функцией и т. д.). Текущие значения параметров в 'fitting.m' были использованы для нахождения фитинга для кремния 5) (см. файл 'si.dat' в архиве) двумя членами с tex:a_{p,1} \ne 0.

6)

7)

1) , 4) , 6) A. Deinega and S. John, «Effective optical response of silicon to sunlight in the finite-difference time-domain method,» Opt. Lett. 37, 112-114 (2012) http PDF
2) A. Deinega, I. Valuev, B. Potapkin and Yu. Lozovik, «Minimizing light reflection from dielectric textured surfaces,» JOSA A 28, 770-777 (2011) http PDF
3) A. Taflove and S. H. Hagness, Computational Electrodynamics: The Finite Difference Time-Domain Method, Artech House, Boston (2005
5) , 7) M. A. Green and M. Keevers, Optical properties of intrinsic silicon at 300 K, Progress in Photovoltaics 3, 189 (1995) http
 
/home/kintechlab/fdtd.kintechlab.com/docs/data/attic/ru/fitting.1328116040.txt.gz · Последние изменения: 2012/02/01 21:07 — deinega     Наверх