KR20110007969A - Simulation of electromagnetic wave propagation - Google Patents

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KR20110007969A
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electromagnetic wave
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KR1020100068808A
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사스와티 바네르지
기요하루 나까쯔까
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

PURPOSE: An electromagnetic wave propagation simulation method is provided to calculate an electromagnetic wave which is emitted to a part by using a calculator. CONSTITUTION: An aggregate is composed of a media including a plurality of particles. An electromagnetic wave is emitted to the aggregate. An electromagnetic wave propagation simulation method calculates an electromagnetic wave conduct. A method uses a FDTD method and a radiative transfer equation. The radiative transfer equation is a radiative transfer equation of at least 4 speed of light.

Description

전자파 전파 시뮬레이션 방법 {SIMULATION OF ELECTROMAGNETIC WAVE PROPAGATION}Simulation method of electromagnetic wave {SIMULATION OF ELECTROMAGNETIC WAVE PROPAGATION}

본 발명은 다수의 입자를 포함하는 매체 중에 전자파가 입사한 경우의 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic wave propagation simulation method for calculating, by a calculator, the behavior when electromagnetic waves are incident on a medium containing a large number of particles.

다수의 입자를 포함하는 매체 중에 전자파가 입사한 경우의 광의 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법은, 디스플레이 등의 확산판이나 컬러 필터의 설계, 또한 잉크, 도료, 플라스틱, 염색 등의 착색 공업, 또한 리모트 센싱(Remote Sensing)이나 기상 과학이나 의료 분야에서의 각종 측정 장치의 설계에 유용하다.The electromagnetic wave propagation simulation method which calculates the behavior of the light in the case of electromagnetic wave incident in the medium containing a large number of particles using a calculator includes the design of a diffuser plate, a color filter, a color filter, ink, paint, plastic, dyeing, etc. It is useful for the design of various measuring devices in the coloring industry, remote sensing, meteorological science, or medical field.

특히, 액정 디스플레이는 확산판이나 컬러 필터를 구비하고 있고, 컬러 필터는 투명한 수지로 이루어지는 매체 중에 안료 입자가 분산되어 이루어지기 때문에, 다수의 안료 입자를 포함하는 수지 매체 중에 광이 조사된 경우의 안료 입자에 의한 광의 산란, 회절, 흡수 등의 광의 거동을 계산기를 이용하여 산출하고, 디스플레이용으로서 최적인 확산판이나 컬러 필터를 설계하기 위한 데이터를 얻는 것이 요구되었다.In particular, since the liquid crystal display is provided with a diffusion plate and a color filter, and the color filter is formed by dispersing pigment particles in a medium made of a transparent resin, a pigment when light is irradiated in a resin medium containing a plurality of pigment particles. It was required to calculate the behavior of light such as scattering, diffraction and absorption of light by particles using a calculator to obtain data for designing a diffuser plate or color filter that is optimal for display.

다수의 입자를 포함하는 매체 중에 전자파가 입사한 경우의 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법에서는, 종래에는 미(Mie) 산란에 의한 시뮬레이션이 행해지고 있었다. 그러나, 매체 중의 입자 농도가 큰 경우나 매체의 두께가 크거나 한 다중 산란을 무시할 수 없는 경우에는 계산이 불가능하였다.In the electromagnetic wave propagation simulation method which calculates the behavior when the electromagnetic wave enters into the medium containing a large number of particle | grains using a calculator, the simulation by the scattering (Mie) has conventionally been performed. However, calculation was not possible when the particle concentration in the medium was large or when the thickness of the medium was large or one multiple scattering could not be ignored.

따라서, 미리 통계적으로 분산시킨 입자의 위치와 속성에 대하여, 통계적인 평균을 구해가는 MOM법(Method of Moments; 모멘트법)에 의한 시뮬레이션 방법이 제안되어 있지만(예를 들면, 비특허문헌 1「「Monte Carlo Simulation of Electromagnetic Wave Propagation in Dense Random Media with Dielectric Spheroids」, IEICE Trans. Electron., Vol.E83-C, No.12, December 2000, p1797-1801」 참조), 금속 입자 등 복소 유전율의 절대값이 큰 입자에 적용한 경우의 정밀도가 불충분하였다.Therefore, the simulation method by the MOM method (Moment method) which calculates a statistical mean with respect to the position and the attribute of the particle disperse | distributed statistically previously is proposed (for example, the nonpatent literature 1 " Monte Carlo Simulation of Electromagnetic Wave Propagation in Dense Random Media with Dielectric Spheroids '', IEICE Trans. Electron., Vol.E83-C, No.12, December 2000, p1797-1801 The precision when it applied to this large particle was inadequate.

그 외에, 다중 산란의 계산법으로서 복사 전달법(Radiative Transfer; RT법)이 있다. 개개의 산란 입자 또는 공간의 미소 영역의 산란 특성을 위상(Phase) 함수로 나타내어 목표 공간의 전자파 전파 특성을 계산하는 방법이다. 산란 입자가 구형인 경우에는 미(Mie)식 등을 사용하여 위상 함수를 구할 수 있지만, 비구형 입자나 응집체 또는 분포의 불균일이 있는 경우 등에는 오차가 커져 적용이 곤란해진다고 하는 문제가 있었다.In addition, there is a radiative transfer (RT method) as a calculation method of multiple scattering. It is a method of calculating the electromagnetic wave propagation characteristics of a target space by expressing the scattering characteristics of individual scattering particles or the minute regions of the space as a phase function. In the case where the scattering particles are spherical, a phase function can be obtained using a Mie formula or the like, but there is a problem that the application becomes difficult due to an error in the case of non-spherical particles, aggregates or nonuniformity of distribution.

따라서, 본 발명의 목적은, 복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 비구형인 경우, 입자가 응집되어 있거나 또는 불균일하게 분포되어 있는 경우에도 시뮬레이션이 가능한 새로운 전자파 전파 시뮬레이션 방법을 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is an electromagnetic wave propagation simulation method which calculates, using a calculator, electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave is incident on an aggregate comprising a plurality of particles, and when the particles are non-spherical, particles are aggregated. It is an object of the present invention to provide a new electromagnetic wave propagation simulation method that can be simulated even if the distribution is unevenly distributed.

본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다수의 입자를 포함하는 매체 중에 전자파가 입사한 경우의 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법에 대하여 예의 검토를 계속한 결과, 특정한 복수의 계산 방법을 시뮬레이션에 조립하는 것에 의해, 입자가 비구형인 경우, 입자가 응집되어 있거나 또는 불균일하게 분포되어 있는 경우에도 시뮬레이션이 가능한 전자파 전파 시뮬레이션 방법이 되는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 하기 <1> 내지 <5>의 발명을 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, as a result of continuing earnest examination about the electromagnetic wave propagation simulation method which calculates the behavior when the electromagnetic wave enters in the medium containing a large number of particle | grains using a calculator, the specific multiple calculation is carried out. By assembling the method into the simulation, it has been found that when the particles are non-spherical, it becomes an electromagnetic wave propagation simulation method that can be simulated even when the particles are aggregated or are unevenly distributed, thereby completing the present invention. That is, this invention provides the invention of following <1>-<5>.

<1> <1>

복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 FDTD법과 복사 전달 방정식을 이용하여 계산하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법.An electromagnetic wave propagation simulation method for calculating electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave is incident on an aggregate comprising a plurality of particles by using a calculator, wherein the electromagnetic wave is incident on an aggregate in which particles are randomly distributed according to a certain rule. Electromagnetic propagation simulation method that calculates electromagnetic behavior using FDTD method and radiation transfer equation.

<2> <2>

상기 복사 전달 방정식이 4광속 이상의 복사 전달 방정식인 <1>에 기재된 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method according to <1>, wherein the radiation transfer equation is a radiation transfer equation of 4 light beams or more.

<3> <3>

계산 대상의 공간이 일정한 두께를 가지고 무한한 넓이의 평판인 <1> 또는 <2>에 기재된 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method according to <1> or <2>, wherein the space to be calculated has a constant thickness and is a flat plate of infinite width.

<4> <4>

입사파가 가간섭성(可干涉性)이 낮은 전자파인 <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method in any one of <1>-<3> whose incident wave is an electromagnetic wave with low coherence.

<5> <5>

복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체의 산란 특성을 FDTD법으로 구하고, 이 집합체가 다수 존재하는 공간의 전자파 전파 특성을 상기 집합체의 산란 특성을 이용하여 복사 전달 방정식에 의해 계산하는 전자파 전파 시뮬레이션을 실행하기 위한 프로그램을 저장한, 컴퓨터에 의해서 판독 가능한 기록 매체.An electromagnetic wave propagation simulation method for calculating electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave enters an aggregate comprising a plurality of particles by using a calculator, wherein the scattering characteristics of the aggregate in which particles are randomly distributed according to a certain rule are determined by the FDTD method. A computer readable recording medium having stored therein a program for executing electromagnetic wave simulations, wherein the electromagnetic wave propagation characteristics of a space in which a plurality of the aggregates exist are calculated by a radiation transfer equation using the scattering characteristics of the aggregates.

본 발명에 따르면, 다수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션을 행할 때, 입자가 비구형인 경우, 입자가 응집되어 있거나 또는 불균일하게 분포되어 있는 경우에도 시뮬레이션이 가능하고, 또한 매체 중의 입자 농도가 높은 경우에도 현실적인 시간 범위 내에서 시뮬레이션이 가능해진다. 특히 입자의 크기와 형상을 임의로 설정한 경우의 전자파의 반사, 투과, 흡수, 산란 등의 거동을 전자파가 간섭성(coherent)이어도 간섭성이 아니어도 시뮬레이팅할 수 있다. 그렇기 때문에, 디스플레이용 컬러 필터나 확산판 등의 광학 부재, 좁은 파장 범위의 흡수 또는 투과 성능을 가지는 노치 필터(notch filter) 및 특수한 광학 성능을 가지는 신규 광학 부재의 설계에 사용할 수 있고, 또한 리모트 센싱이나 의료 관련의 측정이나 검사에도 응용할 수 있기 때문에 본 발명은 공업적으로 매우 유용하다.According to the present invention, when the electromagnetic wave propagation simulation is performed by using a calculator to calculate the behavior when an electromagnetic wave enters an aggregate comprising a plurality of particles, the particles are agglomerated or non-uniform. Simulation is possible even in the case of distribution, and simulation is possible within a realistic time range even when the particle concentration in the medium is high. In particular, the behavior of reflection, transmission, absorption, scattering, etc. of electromagnetic waves when the size and shape of particles are arbitrarily set can be simulated even if the electromagnetic waves are coherent or not coherent. Therefore, it can be used for the design of optical members such as color filters for display and diffusion plates, notch filters having absorption or transmission performance in a narrow wavelength range, and novel optical members having special optical performance, and also remote sensing. In addition, the present invention is very useful industrially because it can be applied to measurement and inspection related to medical care.

도 1은 반경 10 nm의 구형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 반경 100 nm의 클러스터(cluster)를 형성하도록 몬테 카를로법(Monte Carlo)법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델을 나타내는 도면.
도 2는 반경 10 nm의 구형의 은 입자가 클러스터를 형성한 모델을 대상으로 하여 본 발명의 방법에 의해 시뮬레이션을 행한 실시예 1에 있어서, 흡광 단면적과 산란 단면적의 파장에 따른 변화 결과를 나타내는 도면.
도 3은 반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자가 클러스터를 형성한 모델을 대상으로 하여 본 발명의 방법에 의해 시뮬레이션을 행한 실시예 2에 있어서, 흡광 단면적과 산란 단면적의 파장에 따른 변화 결과를 나타내는 도면.
도 4는 반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자가 클러스터를 형성한 모델을 대상으로 하여 본 발명의 방법에 의해 시뮬레이션을 행한 실시예 3에 있어서, 흡광 단면적과 산란 단면적의 파장에 따른 변화 결과를 나타내는 도면.
도 5는 구형의 은 입자와 원주형의 은 입자에 대하여, 종래의 미(Mie) 이론을 적용하여 시뮬레이션을 행한 비교예 1에 있어서, 감쇠 단면적과 산란 단면적의 파장에 따른 변화 결과를 나타내는 도면.
도 6은 100 μm 두께 평판의 입사면과는 반대측 면에 반사율 0.8의 반사판이 존재한다고 하고, 평판의 입사면에 입사광이 수직으로 입사하는 경우의 산란 광량 및 흡수 광량의 시뮬레이션을 본 발명의 방법에 의해 행한 실시예 4에 있어서, 산란 광량 및 흡수 광량의 파장에 따른 변화 결과를 나타내는 도면.
도 7은 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판 중에, 반경 100 nm의 구형의 은 입자가 들어있는 모델을 대상으로 하여, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분(等分)으로 혼합된 광이 평판에 수직으로 입사한 경우에 대하여 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 5의 결과를 나타내는 도면.
도 8은 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판 중에, 반경 10 nm의 구형의 은 입자가 클러스터를 형성한 모델을 대상으로 하여, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광이 평판에 수직으로 입사한 경우에 대하여 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 6의 결과를 나타내는 도면.
도 9는 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판 중에, 반경 10 nm이며 길이 30 nm의 원주형의 은 입자가 클러스터를 형성한 모델을 대상으로 하여, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광이 평판에 수직으로 입사한 경우에 대하여 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 7의 결과를 나타내는 도면.
도 10은 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판에, 반경 100 nm의 구형의 은 입자를, 은 입자의 농도가 1 부피%가 되도록 랜덤하게 분산시킨 모델을 작성하고, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광의 평판의 수선에 대한 각도가 30.556도와 70.124도인 2개 광속에 대하여, 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 8의 결과를 나타내는 도면.
도 11은 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판에, 반경 10 nm의 구형의 은 입자를 반경 100 nm의 클러스터를 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델을 작성하고, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광의 평판의 수선에 대한 각도가 30.556도와 70.124도인 2개 광속에 대하여, 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 9의 결과를 나타내는 도면.
도 12는 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판에, 반경 10 nm 및 길이 30 nm의 원주형의 은 입자를 반경 100 nm의 클러스터를 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델을 작성하고, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광의 평판의 수선에 대한 각도가 30.556도와 70.124도인 2개 광속에 대하여, 본 발명의 시뮬레이션을 행한 실시예 10의 결과를 나타내는 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전자파 전파 시뮬레이션 방법을 실시하기 위한 계산기의 개략 구성도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a model in which spherical silver particles having a radius of 10 nm are randomly distributed using a Monte Carlo method to form clusters having a radius of 100 nm in a medium having a refractive index of 1.5 nm.
FIG. 2 is a diagram showing results of change according to the wavelength of absorbance cross-sectional area and scattering cross-sectional area in Example 1, which was simulated by the method of the present invention with a model in which a spherical silver particle having a radius of 10 nm formed a cluster. FIG. .
FIG. 3 is a diagram illustrating a model in which columnar silver particles having a radius of 10 nm and a height of 30 nm form clusters according to the wavelength of absorbing cross-sectional area and scattering cross-sectional area. A diagram showing the change result.
FIG. 4 is a graph showing the light absorption cross-sectional area and scattering cross-sectional area in Example 3, which is simulated by the method of the present invention in a model in which columnar silver particles having a radius of 10 nm and a height of 30 nm form clusters. A diagram showing the change result.
Fig. 5 is a diagram showing the results of change according to the wavelength of the attenuation cross-sectional area and the scattering cross-sectional area in Comparative Example 1, in which a simulation was applied to a spherical silver particle and a cylindrical silver particle by applying a conventional Mie theory.
6 shows that a reflecting plate having a reflectance of 0.8 is present on the side opposite to the incident surface of a 100 μm-thick plate, and the scattered light amount and the absorbed light amount when the incident light is incident perpendicularly to the incident surface of the flat plate are simulated in the method of the present invention. In Example 4 performed by the figure, the figure which shows the result of a change with the wavelength of a scattered light quantity and the absorbed light quantity.
Fig. 7 is a model in which spherical silver particles having a radius of 100 nm are contained in a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5, and coherent light and incoherent light are mixed in equal parts. The figure which shows the result of Example 5 which performed the simulation of this invention with respect to the case where the light which entered the said board | substrate perpendicularly | vertically entered.
Fig. 8 is a light in which coherent light and non-coherent light are equally mixed in a model in which a spherical silver particle having a radius of 10 nm forms a cluster in a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5. The figure which shows the result of Example 6 which performed the simulation of this invention about the case where it injected perpendicular | vertical to this plate.
Fig. 9 illustrates a model in which columnar silver particles having a radius of 10 nm and a length of 30 nm form clusters in a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5. The figure which shows the result of Example 7 which performed the simulation of this invention with respect to the case where the light mixed in equal parts perpendicularly incident on the flat plate.
FIG. 10 is a model in which spherical silver particles having a radius of 100 nm are randomly dispersed so that the concentration of silver particles is 1% by volume on a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5. The figure which shows the result of Example 8 which simulated this invention with respect to the two beams whose angle with respect to the repair of the flat plate of the light which non-coherent light was mixed equally is 30.556 degree | times and 70.124 degree | times.
Fig. 11 shows a model in which a randomly distributed model of 10 nm-thick spherical silver particles having a radius of 100 nm is formed using a Monte Carlo method on a flat plate having a refractive index of 1.5 to form a cluster. Fig. 9 shows the results of the ninth example in which the simulation of the present invention was performed with respect to two beams of which angles with respect to the repair of the flat plate of the light mixed with the sex light and the non-coherent light are equal to 30.556 degrees and 70.124 degrees.
FIG. 12 is a model in which randomly distributed circular Monterian particles of 10 nm in diameter and 30 nm in length are formed by resin of refractive index 1.5 using Monte Carlo method to form clusters having a radius of 100 nm. The figure which shows the result of Example 10 which performed simulation of this invention with respect to the two beams of which the angle with respect to the repair of the flat plate of the light which the coherent light and the non-coherent light were mixed equally is 30.556 degree | times and 70.124 degree | times.
It is a schematic block diagram of the calculator for implementing the electromagnetic wave propagation simulation method which concerns on one Embodiment of this invention.

본 발명의 전자파 전파 시뮬레이션 방법은, 복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 FDTD법과 복사 전달 방정식법을 이용하여 계산한다.The electromagnetic wave propagation simulation method of the present invention is an electromagnetic wave propagation simulation method for calculating, using a calculator, electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave is incident on an aggregate comprising a plurality of particles, and the particles are randomly distributed according to a certain rule. The electromagnetic behavior when the electromagnetic wave is incident on the aggregated body is calculated using the FDTD method and the radiation transfer equation method.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described in detail.

본 실시 형태에 따른 전자파 전파 시뮬레이션 방법은 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 계산을 실행하기 위한 프로그램 (P)를 저장하는 기록 매체 (11), 상기 기록 매체 (11)로부터 프로그램 (P)를 판독하는 장치 (12), 프로그램 (P)나 계산 결과를 일시적으로 저장하는 기억 장치 (13), CPU (14), 출력 장치 (15)를 갖는 컴퓨터 (10)에 의해 실시한다(도 13 참조).The electromagnetic wave propagation simulation method according to the present embodiment is an electromagnetic wave propagation simulation method calculated using a calculator, the recording medium 11 storing a program P for executing the calculation, and the program P from the recording medium 11. ) Is executed by a computer 10 having a device 12 for reading the program 12, a storage device 13 for temporarily storing a program P or a calculation result, a CPU 14, and an output device 15 (Fig. 13). Reference).

본 실시 형태에 있어서는, 우선 계산 대상이 되는 집합체의 모델을 작성한다. 입자를 매체 중에 랜덤하게 분포시키기 위해서는, 몬테 카를로법을 이용하는 것이 편리하다. 몬테 카를로법은 소정의 통계적 성질을 갖는 난수(亂數)를 발생시키는 방법이고, 본 실시 형태에 있어서는 매체 중에 소정의 통계적 성질을 가지고 분산된 입자를 계산 상에서 발생시키기 위해서 이용한다. 통상 이용되는 난수를 발생시키는 함수를 이용하여, 계산 대상의 공간 내에 입자의 좌표를 설정할 수 있다. 소정의 통계적 성질이란, 완전 균일, 특정 비율로 특정수의 입자 응집체가 있는 등의 상태에 대응하는 것이다.In this embodiment, the model of the aggregate used as a calculation object is created first. In order to distribute the particles randomly in the medium, it is convenient to use the Monte Carlo method. The Monte Carlo method is a method of generating a random number having a predetermined statistical property. In this embodiment, the Monte Carlo method is used to generate particles dispersed in a medium having a predetermined statistical property in a calculation. Coordinates of the particles can be set in the space to be calculated by using a function that generates a random number that is usually used. The predetermined statistical property corresponds to a state in which there is a certain number of particle aggregates at a specific uniformity and at a specific ratio.

본 실시 형태에 있어서는, 입자는 매체 중에 랜덤하게 분포시키는 경우뿐만 아니라 어떤 규칙에 따라서 분포된 경우에 대해서도 실시할 수 있다.In the present embodiment, the particles can be implemented not only in the case of random distribution in the medium but also in the case of distribution according to a certain rule.

본 실시 형태에서 이용되는 FDTD(Finite Difference Time Domain)법(유한 차분 시간 영역법)은, 예를 들면 문헌[「FDTD법에 의한 전자계 및 안테나 해석」, 1998년, 코로나사]에 기재되어 있는 공지된 방법이고, 맥스웰(Maxwell) 방정식을 공간적 및 시간적으로 구분하여 공간 및 시간 미분을 유한 차분에 의해서 근사하고, 전자계의 시간 변화를 추적하여 산출하는 시뮬레이션 방법이다.The FDTD (Finite Difference Time Domain) method (finite difference time domain method) used in the present embodiment is, for example, the disclosure described in "Analytical Fields and Antennas by the FDTD Method", 1998, Corona Co., Ltd. It is a simulation method that separates the Maxwell equation spatially and temporally, approximates the spatial and temporal derivatives by finite difference, and tracks and calculates the time change of the electromagnetic field.

또한, FDTD법은 불규칙한 경계면을 갖는 유한한 크기의 가정(假定)이 유효한 구조물에서도, 무한한 가정이 가능한 구조물 중 어디에도 적용 가능하다.In addition, the FDTD method can be applied to any structure where infinite assumptions can be made, even in structures where finite size assumptions with irregular boundaries are valid.

통상, 임의의 편광 상태에 있는 입사광(전자파)은 2개의 직교하는 편광 상태, 즉 TM 모드와 TE 모드로 나누는 것이 가능하다.Usually, incident light (electromagnetic waves) in any polarization state can be divided into two orthogonal polarization states, namely TM mode and TE mode.

또한, 본 실시 형태에서 이용되는 FDTD법에 있어서는, 귀납적 내삽법을 이용하면 효율적으로 계산을 진행시킬 수 있다. 전자파에 있어서의 TE 모드에 대해서는, 맥스웰 방정식으로부터 유도되는 파동 방정식에 귀납적 내삽법을 적용하여 얻어지는 제1 전자계 해석용 식을, 귀납적 관계식을 이용하여 컴퓨터에 의해 풀고, TM 모드에 대해서는, 맥스웰 방정식에 귀납적 내삽법을 적용하여 얻어지는 제2 전자계 해석용 식을, 귀납적 관계식을 이용하여 컴퓨터에 의해 풀고, TM 모드 및 TE 모드에 대하여 얻어진 전자계에 기초하여 FDTD법의 공간적 및 시간적 구분에서의 전자계를 산출하는 양태로 하는 것이 바람직하다(일본 특허 공개 제2009-223669호 공보 참조).In addition, in the FDTD method used in this embodiment, calculation can be efficiently advanced by using an inductive interpolation method. As for the TE mode in the electromagnetic wave, the first electromagnetic field equation obtained by applying the inductive interpolation method to the wave equation derived from the Maxwell equation is solved by a computer using the inductive relation equation. A second electromagnetic field analysis equation obtained by applying the inductive interpolation method is solved by a computer using an inductive relational equation, and the electromagnetic field in the spatial and temporal division of the FDTD method is calculated based on the electromagnetic field obtained for the TM mode and the TE mode. It is preferable to set it as an aspect (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-223669).

FDTD법에서는, 이하의 맥스웰 방정식을 이용할 수 있다.In the FDTD method, the following Maxwell equation can be used.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, μ는 투자율, E는 전계 강도, H는 자계 강도이다.Where μ is the magnetic permeability, E is the field strength, and H is the magnetic field strength.

Figure pat00003
Figure pat00003

는 미분 연산자이고, Is the derivative operator,

Figure pat00004
Figure pat00004

And

Figure pat00005
Figure pat00005

And

Figure pat00006
Figure pat00006

를 x축 방향 및 y축 방향 및 z축 방향의 단위 벡터로 하였을 때, When is taken as the unit vector of the x-axis direction and the y-axis direction and the z-axis direction,

Figure pat00007
Figure pat00007

으로 정의되는 미분 연산자이다. Differential operator defined by.

수학식 2 중의 D는 전속 밀도를 나타내고, 다음식으로 주어진다.D in the equation (2) represents the flux density and is given by the following equation.

Figure pat00008
Figure pat00008

수학식 4 중의 ε는 계산 대상의 물체(입자)의 유전율이다.Ε in Equation 4 is the permittivity of the object (particle) to be calculated.

본 실시 형태에서 이용한 FDTD법은 일본 특허 출원2008-68139(일본 특허 공개 제2009-223669호 공보)에 기재된 TM 모드에 관한 FDTD법을 3차원으로 확장한 것이다.The FDTD method used in this embodiment is a three-dimensional extension of the FDTD method for the TM mode described in Japanese Patent Application No. 2008-68139 (Japanese Patent Laid-Open No. 2009-223669).

FDTD법에 의해 산출된 전자계를 이용하여 원역장 변환(far-field transformation)법을 사용하여 입자로부터 먼 점의 전자계의 값을 산출한다.Using the electromagnetic field calculated by the FDTD method, the value of the electromagnetic field at a point far from the particle is calculated using a far-field transformation method.

먼 점의 전자계의 값은 수학식 5를 사용하여 계산한다. The value of the far field electromagnetic field is calculated using Equation 5.

Figure pat00009
Figure pat00009

수학식 5 중의 Ψ는 전자계의 x, y, z 성분 중 어느 하나의 강도를 나타낸다. 하부의 문자 F는 무한 원점(원역장)를 나타낸다. 적분 영역은 산란체를 포위하는 고립면 S이다.(Equation 5) represents the intensity of any one of x, y, and z components of the electromagnetic field. The letter F at the bottom represents the infinite origin (far field). The integral region is the isolated surface S surrounding the scatterer.

Figure pat00010
Figure pat00010

는 S 상에서 각각의 점에서의 법선의 외부 방향의 단위 벡터이다.Is the unit vector of the outward direction of the normal at each point on S.

본 실시 형태에서 이용되는 복사 전달 이론(Radiative transfer theory)은, 입사광이 매체나 입자와 상호 작용을 일으킬 때, 반사, 산란, 흡수, 투과한 광량의 총합이 흡광(감쇠)량에 일치한다고 하는 관계식을 이용한 계산 방법이다. 그 이론으로부터 생기는 복사 전달 방정식 또는 RTE는, 입자가 분포되어 있는 매체 중에 전자파 에너지 전파의 계산식이고, 가간섭성(coherent) 광, 부분 간섭성 광 및 확산광(비가간섭성 광)의 취급이 가능한 계산식이다. 또한, RTE를 이용한 계산 방법이 RT법이다. 전자파 에너지는 광속으로서 계산한다. 광속은 광의 강도 또는 조도에 관계되어 있다. 입사광은 완전 확산광이면, 출력을 적분한 광속으로서 2광속 RTE를 이용하여 계산할 수 있다. 입사광이 부분 간섭성 광인 경우에는, 4광속, N광속(4≤N)의 RTE를 이용한다. N광속 RTE의 N은 전파 방향에 대하여 설정한 N개의 채널에 대응한다. 각각의 채널은 통상적으로는 극각 θ와 방위각 φ에 대하여 정의한다(문헌[P.S.Mufgett and L.W.Richards, 「Multiple Scattering Calculations for Technology」, Applied Optics, vol.10, No.7, 1971, pp1485] 참조). Radiative transfer theory used in the present embodiment is a relational equation in which the total amount of reflected, scattered, absorbed, and transmitted light coincides with the amount of absorption (damping) when incident light interacts with the medium or particles. Calculation method using Radiation transfer equations or RTEs derived from the theory are calculations of electromagnetic wave energy propagation in a medium in which particles are distributed, and are capable of handling coherent light, partially coherent light, and diffused light (non-coherent light). It is a calculation. In addition, the calculation method using RTE is RT method. Electromagnetic energy is calculated as the luminous flux. The luminous flux is related to the intensity or illuminance of the light. If the incident light is fully diffused light, it can be calculated using the two-beam RTE as the luminous flux integrated with the output. When the incident light is partially coherent light, the RTE of four light beams and N light beams (4? N) is used. N of the N light beams RTE corresponds to N channels set in the propagation direction. Each channel is typically defined for polar angles θ and azimuth angles φ (see PSMufgett and LWRichards, Multiple Scattering Calculations for Technology, Applied Optics, vol. 10, No. 7, 1971, pp 1485). .

RTE의 기본식은 매체의 임의의 점에서 에너지 보존 법칙을 나타낸다.The basic formula of RTE represents the law of energy conservation at any point in the medium.

가간섭성 광속의 거리 구배는 수학식 6으로 주어진다.The distance gradient of the coherent light beam is given by Equation 6.

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 6의 K는 흡수율이다. K는 매체 및 입자의 흡수 합계에 대한 흡수율이다. 수학식 6은 가간섭성 광속의 흡수 및 산란에 의해 전파 채널로부터 광을 잃게 되는 것을 나타낸다. 확산 광속의 거리 구배는 수학식 7로 표시된다. K in Equation 6 is an absorption rate. K is the absorption rate relative to the sum of the absorption of the medium and the particles. Equation 6 indicates that light is lost from the propagation channel by absorption and scattering of the coherent light flux. The distance gradient of the diffused light flux is represented by equation (7).

Figure pat00012
Figure pat00012

수학식 7의 흡수율 Kd는 확산 광속의 흡수 손실에 관계된다. Sd는 확산 광속의 산란 손실에 관계된다. Sd+fd는 다른 채널로 전파되고 있는 확산광이 산란되어 대상의 전파 채널에 들어온 것을 나타낸다. Scfc는 가간섭성 광의 채널로부터 산란되어 확산 채널에 들어온 부분이다. 즉, 수학식 7의 뒷쪽 2항은 확산 광속의 이득을 나타낸다. 수학식 7에 기재되어 있는 K 및 S의 모든 계수는 입자의 흡수 및 산란 단면적과 위상 함수로부터 계산할 수 있다. 위상 함수는 산란 파동장의 진폭이다. 구형 입자의 경우, 위상 함수는 미(Mie) 이론으로부터 계산할 수 있지만, 구형 이외의 임의의 형태 입자의 경우에는 미(Mie) 이론으로부터 유도할 수는 없다. 본 실시 형태에 있어서는, 임의의 형태 입자(집합체 입자도 포함함)의 흡수 단면적, 산란 단면적 및 위상 함수는 FDTD법(원역장 변환법을 적용)을 사용하여 계산할 수 있다.The absorption rate K d in equation (7) relates to the absorption loss of the diffused light flux. S d is related to the scattering loss of the diffused light flux. S d + f d indicates that diffused light propagating through another channel is scattered and enters the propagation channel of the target. S c f c is the portion scattered from the coherent light channel and entering the diffusion channel. That is, the second term at the back of Equation 7 represents the gain of the diffused light flux. All coefficients of K and S described in Equation 7 can be calculated from the absorption and scattering cross-sectional area and the phase function of the particles. The phase function is the amplitude of the scattering wave field. For spherical particles, the phase function can be calculated from the Mie theory, but for any shaped particles other than spherical, they cannot be derived from the Mie theory. In this embodiment, the absorption cross-sectional area, scattering cross-sectional area, and phase function of arbitrary shaped particles (including aggregated particles) can be calculated using the FDTD method (applied far field conversion method).

수학식 6과 수학식 7에 이용되는 흡수율 K와 산란율 S는 1개 입자의 흡수와 산란 단면적에 관한 것이다. 입사광이 확산광인 경우 K와 S는 다음과 같이 나타내어진다(문헌[P. Kubelka, "New contributions to the optics of intensely light-scattering materials. Part I", Journal of Optical Society of America, vol.38, no.5, 1948, p.448.] 참조).Absorption rate K and scattering rate S used in Equations 6 and 7 relate to the absorption and scattering cross-sectional area of one particle. If the incident light is diffuse light, K and S are represented as follows (P. Kubelka, "New contributions to the optics of intensely light-scattering materials.Part I", Journal of Optical Society of America, vol. 38, no. .5, 1948, p. 448.].

Figure pat00013
Figure pat00013

Figure pat00014
Figure pat00014

여기서, Cabs는 흡수 단면적(absorption cross-section), Cscat는 산란 단면적(scattering cross-section)이다. 이 경우, 광속은 시야각에 의해서 구분하지 않고, 계산 방법은 1차원의 왕복 방향의 2광속의 RT법 또는 쿠벨카-뭉크(Kubelka-Munk)법에 해당한다.Where C abs is the absorption cross-section and C scat is the scattering cross-section. In this case, the luminous flux is not divided by the viewing angle, and the calculation method corresponds to the RT method or the Kubelka-Munk method of the two luminous fluxes in the reciprocating direction in one dimension.

2광속법에 있어서는, 반사율 R과 투과율 T는 다음 수학식 10, 11로 주어진다.In the two-beam method, the reflectance R and the transmittance T are given by the following expressions (10) and (11).

Figure pat00015
Figure pat00015

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서, d는 확산 평판의 두께, ρg는 확산 평판의 배면의 반사율, a와 b는 다음에 주어진다.Where d is the thickness of the diffusing plate, ρ g is the reflectance of the back of the diffusing plate, and a and b are given next.

Figure pat00017
Figure pat00017

Figure pat00018
Figure pat00018

K와 S는 각각 수학식 8과 9로부터 계산할 수 있다.K and S can be calculated from Equations 8 and 9, respectively.

완전 구형 입자의 경우 Cabs와 Cscat는 미(Mie) 이론에 의해 계산할 수 있다. 그러나 임의의 형태 입자의 경우 또는 입자 집합체의 경우, Cabs와 Cscat는 해석적인 계산을 할 수 없다. 본 실시 형태에서는, FDTD법을 이용하여 Cabs와 Cscat의 수치를 계산한다. 즉, Cabs와 Cscat와 감쇠 단면적(extinction cross-section) Cext는 다음 식으로부터 얻어진다(문헌[C. F. Bohren, D. R. Huffman, "Absorption and scattering of light by small particles", Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, Weinheim, Chap.3-4.] 참조).For fully spherical particles, C abs and C scat can be calculated by Mie theory. However, for any type of particle or particle aggregate, C abs and C scat cannot make analytical calculations. In the present embodiment, numerical values of C abs and C scat are calculated using the FDTD method. That is, C abs and C scat and extinction cross-section C ext are obtained from the following equation (CF Bohren, DR Huffman, "Absorption and scattering of light by small particles", Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004, Weinheim, Chap. 3-4.].

Figure pat00019
Figure pat00019

Figure pat00020
Figure pat00020

여기서, θ와 φ는 각각의 극각과 방위각이다. 수학식 14와 15에 이용되는 Ψ0은 다음 식으로부터 생긴다.Are the polar and azimuth angles, respectively. Ψ 0 used in equations (14) and (15) results from the following equation.

Figure pat00021
Figure pat00021

수학식 16의 ΨF는 수학식 5를 이용하여 계산한다. Ψi는 입사광의 전자계 강도이다. 흡수 단면적 Cabs는 수학식 17에 의해 얻어진다.Ψ F in Equation 16 is calculated using Equation 5. Ψ i is the field strength of incident light. Absorption cross-sectional area C abs is obtained by equation (17).

Figure pat00022
Figure pat00022

RTE는 복수의 전파 채널(channel)을 설정하여 2광속(flux) 이상에 대하여 실행할 수 있다. 상기 산란율 S와 S는 산란 단면적 Cscat와 위상 함수로 결정한다. 위상 함수는 어떤 방향에서의 산란 전자계의 진폭이다. 그 위상 함수는 르장드르(Legendre) 다항식을 이용하여 전개하면, 각각의 항의 계수를 이하와 같이 계산할 수 있다.The RTE can be executed for more than two fluxes by setting a plurality of propagation channels. The scattering rates S and S d ± are determined by the scattering cross section C scat and the phase function. The phase function is the amplitude of the scattering field in any direction. If the phase function is developed using the Regendre polynomial, the coefficient of each term can be calculated as follows.

Figure pat00023
Figure pat00023

여기서, here,

Figure pat00024
는 1차 계수이고, p(θ)는 위상 함수이며, Pi는 1차 르장드르 다항식을 나타낸다. p(θ)는 어떤 상태에 따라서 미(Mie) 이론 또는 FDTD 방법을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure pat00024
Is the first order coefficient, p (θ) is the phase function, and P i represents the first order genre polynomial. p (θ) can be calculated using Mie theory or FDTD method depending on the state.

본 실시 형태에 있어서는, FDTD법, 몬테 카를로법 및 RTE법의 3개의 계산 방법을 조합하여 이용하는 경우가 바람직하다.In this embodiment, it is preferable to use combining the three calculation methods of FDTD method, Monte Carlo method, and RTE method.

또한, RTE법에 있어서, 4 이상의 광속의 RTE법을 이용하는 것이, 가간섭성 광이 포함되는 경우의 시뮬레이션에 적합하기 때문에 바람직하다. 광속의 수는 통상은 4 이상 12 이하이고, 계산 속도가 빠르기 때문에 4 및 6인 경우가 특히 바람직하다.In addition, in the RTE method, it is preferable to use the RTE method of four or more luminous fluxes because it is suitable for the simulation when coherent light is included. The number of light beams is usually 4 or more and 12 or less, and the case of 4 and 6 is particularly preferable because the calculation speed is fast.

본 실시 형태에서 시뮬레이션의 대상으로 하는 입자는 그 형상을 임의로 설정할 수 있다. 입자 형상으로서는, 임의의 형태, 예를 들면 구형, 원주형, 각주형, 각주 이외의 다면체, 인편상 형상, 도우넛 형상, 중공 원주 형상 중 어떤 것으로도 설정할 수 있다. 또한, 일부의 2 입자끼리가 회합되어 있는 경우, 입자가 응집되어 있는 경우에도 설정할 수 있다. 또한, 입자의 형상이나 물질이 2종 이상 혼합되어 있는 경우, 크기에 분포가 있는 경우, 매체 중의 입자 분포에 치우침이 있는 경우에도 설정할 수 있다.In the present embodiment, the particles to be simulated can be arbitrarily set in shape. As particle shape, it can be set to arbitrary shapes, for example, spherical shape, columnar shape, foot shape, polyhedron other than footnote, flaky shape, donut shape, and hollow columnar shape. Moreover, when some 2 particle | grains are associated, it can set also when particle | grains aggregate. In addition, when the shape and substance of particle | grains are mixed 2 or more types, when there is distribution in a size, it can set also when there exists a bias in particle distribution in a medium.

또한, 매체 중의 입자 농도가 5 부피% 이상의 높은 농도가 되는 경우에도 설정할 수 있다. 본 실시 형태는, 매체 중의 입자 농도가 5 내지 90 부피%의 경우에 바람직하게 적용할 수 있고, 5 내지 50 부피%의 경우에 보다 바람직하고, 6 내지 20 부피%의 경우에 더욱 바람직하게 적용할 수 있다.Moreover, it can set also when the particle | grain density | concentration in a medium turns into high density | concentration of 5 volume% or more. This embodiment can be preferably applied when the particle concentration in the medium is 5 to 90% by volume, more preferably 5 to 50% by volume, and even more preferably when 6 to 20% by volume. Can be.

본 실시 형태에 있어서 시뮬레이션의 대상으로 하는 매체는, 광을 통과시키며 균일한 매체이면, 광 투과율, 굴절률을 상수로서 설정함으로써 진공, 공기, 물, 유기 용매, 용액, 유리, 수지 중 어떤 것에서도 설정할 수 있다. 본 발명은 특히 입자의 이동이 일어나지 않는 유리 또는 수지를 매체로 하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.In the present embodiment, the medium to be simulated can be set in any of vacuum, air, water, organic solvent, solution, glass, and resin by setting light transmittance and refractive index as constants as long as the medium passes through light and is uniform. Can be. The present invention can be suitably applied particularly in the case of using glass or resin which does not cause particle movement as a medium.

본 실시 형태에서 시뮬레이션의 계산 대상의 집합체로서는, 통상적으로는 매체와 입자가 차지하는 공간이 평판이고, 일정한 두께를 가지고 무한한 넓이의 평판으로 이루어지는 집합체인 경우이다. 매체와 입자가 차지하는 공간이 평판인 것은, 즉 일정한 간격의 평행인 2개의 평면 사이에 존재하는 공간에 매체와 입자가 존재하는 것이다.In the present embodiment, the aggregate to be calculated in the simulation is a case where the space occupied by the medium and the particles is generally a flat plate, a flat plate having a constant thickness and having an infinite width. The space occupied by the medium and the particles is a flat plate, i.e., the medium and the particles exist in a space existing between two parallel planes at regular intervals.

본 실시 형태에서 시뮬레이션의 대상으로 하는 광의 광원은 레이저 광원(가간섭성이 높은 광을 발하는 광원), 통상 광 광원(가간섭성이 낮은 광을 발하는 광원), 연속 광 광원, 펄스 광원 중 어떤 것이라도 설정할 수 있고, 디스플레이 설계용으로는, 통상 광 광원으로서 연속 광 광원인 경우에 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있고, 또한 평행 광선 광원인 경우가 계산이 간단하므로 바람직하다.The light source of the light to be simulated in this embodiment is any one of a laser light source (light source emitting high coherence), a normal light source (light source emitting low coherence), a continuous light source and a pulsed light source. Also, for display design, the present invention can be preferably applied in the case of a continuous light source as a normal light source, and is preferable in the case of a parallel light source, since the calculation is simple.

다음에 본 실시 형태의 구체적인 실시 양태에 대하여 설명한다.Next, specific embodiments of the present embodiment will be described.

[1] 입자 분산 매체의 설정[1] setting of particle dispersing media

계산 대상의 매체로서, 균일하며 광을 통과시키는 물질(진공을 포함함)을 나타내기 위해서 적절한 광 투과율(또는 광 흡수율)과 굴절률을 설정한다. 매체 형상으로서 평판을 설정하고, 평판 두께에 해당하는 소정 간격의 평행한 2면을 설정하여, 그 사이에 존재하는 무한 크기의 공간을 평판에 대한 근사 형상으로서 설정한다.As a medium to be calculated, an appropriate light transmittance (or light absorptivity) and a refractive index are set to represent a uniform and light-transmitting material (including vacuum). A flat plate is set as a medium shape, two parallel surfaces of predetermined intervals corresponding to the flat plate thickness are set, and an infinite space existing therebetween is set as an approximate shape to the flat plate.

분산시키는 입자의 형상을 결정한다. 입자를 구성하는 물질을 나타내기 위해서 적절한 광 투과율(또는 흡수율)과 굴절률을 설정한다.The shape of the particles to be dispersed is determined. Appropriate light transmittance (or absorbance) and refractive index are set to represent the material constituting the particles.

광원으로서는, 디스플레이의 설계에 이용하기 위해서는 통상 광의 평행 광선을 설정한다.As a light source, in order to use for design of a display, the parallel ray of light is normally set.

입자를 몬테 카를로법에 의해 매체 중에 무작위로 소정의 농도가 되도록 분포시킨다.The particles are distributed at random to a predetermined concentration in the medium by the Monte Carlo method.

[2] 시뮬레이션의 실행 [2] running the simulation

복수의 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체의 산란과 흡수 단면적을 FDTD법을 이용하여 계산한다.Scattering and absorption cross-sectional areas of aggregates in which a plurality of particles are randomly distributed according to certain rules are calculated using the FDTD method.

[3] 그 집합체의 랜덤 또는 어떤 규칙으로 분포된 매체 중의 전자계 전파를 복사 전달 방정식(또는 복사 전달법)을 이용하여 계산한다.[3] Calculate the propagation of electromagnetic fields in a medium randomly distributed by a certain set of rules or by radiative transfer equations (or radiative transfer method).

<실시예><Examples>

다음에 본 발명을 실시예에 의해 더욱 자세하게 설명하지만, 본 발명이 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

실시예에 있어서는, PG 포트란(Fortran) 90 언어로 기재된 프로그램을 작성 및 매스소프트 엔지니어링 앤드 에듀케이션 인크.(Mathsoft Engineering & Education inc.) 제조 제품의 매스캐드(Mathcad)(상품명)를 이용하여 계산하였다.In the examples, programs written in the PG Fortran 90 language were prepared and calculated using Mathcad (trade name) of Masssoft Engineering & Education Inc. manufactured products.

(실시예 1)(Example 1)

반경 10 nm의 구형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 반경 100 nm의 클러스터(cluster)를 1개 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델을 작성하였다. 클러스터 내의 입자 함유량은 50 부피%로 하였다. 이 모델을 영상화한 것을 도 1에 나타내었다. 도 1의 3개의 도면(도 1의 (a), (b), (c))은 좌측으로부터 순서대로 XY면, YZ면, XZ면에 의한 단면을 나타낸다.A model in which spherical silver particles having a radius of 10 nm were randomly distributed using the Monte Carlo method was formed to form one cluster having a radius of 100 nm in a medium having a refractive index of 1.5. The particle content in the cluster was 50% by volume. An image of this model is shown in FIG. 1. Three figures (FIG. 1 (a), (b), (c)) of FIG. 1 show the cross section by XY plane, YZ plane, and XZ plane in order from the left side.

이 집합체의 모델에 대하여, 입사광은 완전 산란광(완전히 비가간섭성인 광)으로 하고, 입사광의 파장을 400 nm부터 700 nm까지 20 nm 간격으로 변화시켰을 때의 산란 광량 및 흡수 광량을 계산하였다. 광의 산란과 흡수는 2광속의 RT법인 쿠벨카-뭉크법으로 계산하였다. 그를 위한 산란 및 흡수 단면적은 3차원의 FDTD법과 원역장 변환법의 조합으로 계산하였다. 원역장 변환법은 입자로부터 먼 점에서 전자계를 알기 위한 계산 방법이다. 계산 결과를 도 2에 나타내었다.With respect to the model of the aggregate, the incident light was completely scattered light (light completely incoherent), and the amount of scattered light and the amount of absorbed light when the wavelength of the incident light was changed from 400 nm to 700 nm at 20 nm intervals was calculated. The scattering and absorption of light were calculated by Kubelka-Munk method, which is a 2-beam RT method. Scattering and absorption cross sections were calculated using a combination of three-dimensional FDTD and far field transformations. Far field conversion is a calculation method for knowing an electromagnetic field at a point far from a particle. The calculation result is shown in FIG.

광 파장보다 훨씬 작은 반경 10 nm의 구형의 은 입자는, 만일 클러스터를 형성하지 않은 경우에는 광과의 상호 작용은 작고, 산란이나 흡수량은 적다고 추측할 수 있지만, 실제로 은 입자를 매체 중에 고농도로 분산시켜 집합체를 제조하면, 은 입자가 응집되어 클러스터를 형성한다. 본 모델은 이의 실제 집합체의 모델이다. 본 발명의 방법에 의해 시뮬레이션을 행한 결과, 농도가 높아서 클러스터를 형성한 실제에 가까운 경우에는, 상당량의 산란과 흡수가 생기고, 광 파장이 짧을수록 산란 광량과 흡수 광량이 커졌다. 따라서, 본 발명의 시뮬레이션 방법은 실제 상황을 정확하게 시뮬레이팅할 수 있다는 것을 알았다.Spherical silver particles with a radius of 10 nm, which are much smaller than the wavelength of light, can be inferred to have small interactions with light and less scattering or absorption if they do not form clusters. When dispersed to produce an aggregate, silver particles aggregate to form clusters. This model is a model of its actual aggregate. As a result of the simulation by the method of the present invention, when the concentration is high and close to the actual formation of the cluster, a considerable amount of scattering and absorption occurs, and the shorter the light wavelength, the larger the amount of scattered light and the absorbed light. Thus, it has been found that the simulation method of the present invention can accurately simulate the actual situation.

(실시예 2)(Example 2)

반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 반경 100 nm의 클러스터를 1개 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델을 작성하였다. 원주형 입자의 방향은 원주의 축이 입사광의 진행 방향에 수직인 면에 평행하며, 편광 방향에 수직인 방향으로 가지런하게 하였다. 클러스터 내의 입자 함유량은 50 부피%로 하였다.A model in which columnar silver particles having a radius of 10 nm and a height of 30 nm was randomly distributed using the Monte Carlo method was formed so as to form one cluster having a radius of 100 nm in a medium having a refractive index of 1.5. The direction of the columnar particles was arranged in a direction perpendicular to the plane in which the axis of the circumference was perpendicular to the advancing direction of the incident light and perpendicular to the polarization direction. The particle content in the cluster was 50% by volume.

이 집합체의 모델을 이용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 입사광의 파장을 400 nm부터 700 nm까지 20 nm 간격으로 변화시켰을 때의 산란 광량 및 흡수 광량을 계산하였다. 결과를 도 3에 나타내었다.Using the model of the aggregate, the amount of scattered light and the amount of absorbed light when the wavelength of incident light was changed at intervals of 20 nm from 400 nm to 700 nm in the same manner as in Example 1 were calculated. The results are shown in FIG.

광 파장보다 훨씬 작은 반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자는, 만일 클러스터를 형성하지 않은 경우에는, 광과의 상호 작용은 작고, 산란이나 흡수량은 적다고 추측할 수 있지만, 실제로 은 입자를 매체 중에 고농도로 분산시켜 집합체를 제조하면, 은 입자가 응집되어 클러스터를 형성한다. 본 모델은 이의 실제 집합체의 모델이다. 본 발명의 방법에 의해 시뮬레이션을 행한 결과, 농도가 높아서 클러스터를 형성한 실제에 가까운 경우에는, 상당량의 산란과 흡수가 생기고, 광 파장이 짧을수록 산란 광량과 흡수 광량이 커졌다. 따라서, 본 발명의 시뮬레이션 방법은 실제 상황을 정확하게 시뮬레이팅할 수 있다는 것을 알았다.Cylindrical silver particles with a radius of 10 nm and a height of 30 nm, which are much smaller than the wavelength of light, can be inferred to have little interaction with light and less scattering or absorption if they do not form clusters. When particles are dispersed in a medium at high concentration to prepare an aggregate, silver particles aggregate to form clusters. This model is a model of its actual aggregate. As a result of the simulation by the method of the present invention, when the concentration is high and close to the actual formation of the cluster, a considerable amount of scattering and absorption occurs, and the shorter the light wavelength, the larger the amount of scattered light and the absorbed light. Thus, it has been found that the simulation method of the present invention can accurately simulate the actual situation.

(실시예 3)(Example 3)

실시예 2와 동일하되, 단 원주의 축이 입사광의 진행 방향에 수직인 면에 수직이며, 편광 방향에 평행한 방향으로 가지런하게 하여 집합체의 모델을 작성하였다. 이 모델을 이용하여, 실시예 1과 동일하게 하여 입사광의 파장을 400 nm부터 700 nm까지 20 nm 간격으로 변화시켰을 때의 산란 광량 및 흡수 광량을 계산하였다. 결과를 도 3에 나타내었다.In the same manner as in Example 2, the model of the aggregate was created so that the axis of the circumference was perpendicular to the plane perpendicular to the advancing direction of the incident light and arranged in a direction parallel to the polarization direction. Using this model, the amount of scattered light and the amount of absorbed light when the wavelength of incident light was changed at intervals of 20 nm from 400 nm to 700 nm in the same manner as in Example 1 was calculated. The results are shown in FIG.

실시예 2와 동일하게, 상당량의 산란과 흡수가 생기고, 광 파장이 짧을수록 산란 광량과 흡수 광량이 커졌다. 따라서, 실시예 2와 동일하게, 본 발명의 시뮬레이션 방법은 실제 상황을 정확하게 시뮬레이팅할 수 있다는 것을 알았다.As in Example 2, a considerable amount of scattering and absorption occurred, and the shorter the light wavelength, the larger the amount of scattered light and the absorbed light. Thus, as in Example 2, it was found that the simulation method of the present invention can accurately simulate the actual situation.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

실시예 1과 동일한 집합체 모델에 대하여, 종래의 미(Mie) 이론을 적용하여 입사광은 완전 산란(완전히 가간섭성이 없는 경우)으로 하고, 입사광의 파장을 400 nm부터 700 nm까지 20 nm 간격으로 변화시켰을 때의 산란 광량 및 흡수 광량을 계산하였다. 미(Mie) 계산에서는, 입자 집합체로 이루어지는 클러스터의 산란 특성을 계산할 수 없기 때문에, 반경 100 nm의 클러스터를 균질한 등가 입자로 대체하여 계산하였다. 그 등가 입자의 반경은 79 nm였다. 결과를 도 5에 나타내었다.For the same aggregate model as in Example 1, the incident light is completely scattered (when completely incoherent) by applying the conventional Mie theory, and the wavelength of the incident light is spaced at 20 nm intervals from 400 nm to 700 nm. The amount of scattered light and the amount of absorbed light at the time of change were calculated. In the Mie calculation, since the scattering characteristics of the clusters composed of the particle aggregates cannot be calculated, the clusters having a radius of 100 nm were replaced with homogeneous equivalent particles. The radius of the equivalent particle was 79 nm. The results are shown in FIG.

산란 광량도 흡수 광량도 420 nm 부근에 큰 피크가 생겼고, 현실 상황을 정확하게 시뮬레이팅할 수 없다는 것을 알았다.It was found that the amount of scattered light and the amount of absorbed light also generated a large peak around 420 nm and it was impossible to accurately simulate the actual situation.

(실시예 4)(Example 4)

1000 μm 두께의 평판에, 실시예 1의 모델과 동일하게 반경 10 nm의 구형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 반경 100 nm의 클러스터를 1개 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델과, 실시예 2와 동일하게 반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 반경 100 nm의 클러스터를 1개 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델과, 또한 반경 10 nm의 구형의 은 입자를, 굴절률 1.5의 매체 중에 클러스터를 형성시키지 않고 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델의 3개의 모델을 작성하였다. 평판의 입사면과는 반대측 면에 반사율 0.8의 반사판이 존재한다고 하고, 평판의 입사면에 입사광이 수직으로 입사하는 경우의 산란 광량 및 흡수 광량을 계산하였다.Spherical silver particles having a radius of 10 nm were randomly distributed using a Monte Carlo method to form a cluster having a radius of 100 nm in a medium having a refractive index of 1.5 μm on a flat plate having a thickness of 1,000 μm. The model and a model in which columnar silver particles having a radius of 10 nm and a height of 30 nm were randomly distributed using the Monte Carlo method to form one cluster having a radius of 100 nm in a medium having a refractive index of 1.5 in the same manner as in Example 2. And three models of models in which spherical silver particles having a radius of 10 nm were randomly distributed using the Monte Carlo method without forming clusters in a medium having a refractive index of 1.5. It is assumed that a reflecting plate with a reflectance of 0.8 exists on the side opposite to the plane of incidence of the flat plate, and the amount of scattered light and the amount of absorbed light when the incident light enters the plane of incidence of the flat plate are calculated.

입사광은 완전 산란(완전히 가간섭성이 없는 경우)으로 하고, 입사광의 파장을 400 nm부터 700 nm까지 변화시켰을 때의 산란 광량 및 흡수 광량을, 2광속의 RT법인 쿠벨카-뭉크법으로 계산하였다. 그를 위한 산란 및 흡수 단면적은 3차원의 FDTD법과 원역장 변환법의 조합으로 계산하였다. 시뮬레이션 결과를 도 6에 나타내었다.The incident light was completely scattered (when completely incoherent), and the amount of scattered light and the absorbed light when the wavelength of the incident light was changed from 400 nm to 700 nm was calculated by the Kubelka-Munk method, which is a 2-beam RT method. . Scattering and absorption cross sections were calculated using a combination of three-dimensional FDTD and far field transformations. Simulation results are shown in FIG. 6.

광 파장보다 훨씬 작은 반경 10 nm의 구형의 은 입자와, 반경 10 nm이며 높이 30 nm의 원주형의 은 입자는, 클러스터를 형성하지 않은 경우에는 광과의 상호 작용은 작고, 산란이나 흡수량은 적지만(도 6의 r), 농도가 높아서 클러스터를 형성한 현실에 가까운 경우에는, 구형 입자의 경우(도 6의 r_sph)보다 원주형 입자의 경우(도 6의 r_cyl)쪽이, 산란 광량과 흡수 광량이 커지는 것을 알았다.Spherical silver particles with a radius of 10 nm, which are much smaller than the wavelength of light, and columnar silver particles with a radius of 10 nm and a height of 30 nm, have little interaction with light and little scattering or absorption in the absence of clusters. 6 (r), when the concentration is high and close to the reality of forming clusters, the amount of scattered light and absorption is greater in the case of columnar particles (r_cyl in FIG. 6) than in the case of spherical particles (r_sph in FIG. 6). It was found that the amount of light increased.

(실시예 5)(Example 5)

굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판에, 반경 100 nm의 구형의 은 입자의 단면적과 위상 함수를 미(Mie) 이론에 의해 계산하여, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광이 평판에 수직으로 입사한 경우의 반사율과 투과율을 산출하였다. 은 입자의 농도는 1 부피%로 낮은 농도로 하였다. 산출에는, 가간섭성 광 및 비가간섭성 광에 대하여 한 방향 및 그의 반대 방향으로 전파되는 전자파(광)를 취급하는 4광속의 RTE를 이용하였다.The cross-sectional area and phase function of spherical silver particles having a radius of 100 nm were calculated by Mie theory on a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5, and coherent light and non-coherent light were mixed in equal parts. The reflectance and transmittance at the time of the incident light perpendicularly to the flat plate were calculated. The density | concentration of silver particle was made into low density | concentration as 1 volume%. The calculation used the RTE of 4 beams which handles electromagnetic waves (light) propagating in one direction and the opposite direction with respect to coherent light and incoherent light.

파장 400 내지 700 nm의 범위에서의 가간섭성 광 투과율, 가간섭성 광 반사율, 비가간섭성 광 투과율, 비가간섭성 광 반사율의 파장에 따른 변화를 계산하여 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에 있어서, 가간섭성 광 투과율은 「x」 표시로, 가간섭성 광 반사율은 점선 「ㆍㆍㆍ」으로, 비가간섭성 광 투과율은 일점 쇄선 「-ㆍ-ㆍ」으로, 비가간섭성 광 반사율은 실선 「 」으로 나타내었다.The results according to wavelengths of the coherent light transmittance, the coherent light reflectance, the non-coherent light transmittance, and the non-coherent light reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm are calculated and shown in FIG. 7. In FIG. 7, the coherent light transmittance is indicated by "x", the coherent light reflectance is indicated by the dotted line "...", the non-coherent light transmittance is indicated by the dashed-dotted line "-...-", and is incoherent. Light reflectance is a solid line ”.

가간섭성 광도 비가간섭성 광도, 투과율은 파장에 따른 변화는 적으며 낮은 값을 나타내고, 많은 광이 반사 또는 흡수되는 것을 알았다. 가간섭성 광 반사율은 4 % 정도이고, 비가간섭성 광 반사율이 파장과 함께 증가하였다. 가간섭성 광 반사율 4 %는 대부분의 계면의 프레넬(Fresnel) 반사에 의해 생긴다.Coherent Luminance Incoherent luminous intensity and transmittance showed little change with wavelength and low values, and much light was reflected or absorbed. The coherent light reflectance was about 4%, and the incoherent light reflectance increased with the wavelength. The coherent light reflectance of 4% is caused by Fresnel reflection of most interfaces.

(실시예 6)(Example 6)

굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판 중에, 반경 10 nm의 구형의 은 입자를 반경 100 nm의 클러스터를 형성하여 클러스터 내의 입자 농도가 50 부피%가 되도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시키고, 평판 내의 입자 농도가 1 부피%가 되도록 클러스터를 평판 내에 복수 분포시킨 모델을 작성하였다. 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광이 평판에 수직으로 입사한 경우의 반사율과 투과율을 산출하였다. 산출에는, 실시예 5와 동일하게 FDTD법과 함께 4광속의 RTE를 이용하였다.Spherical silver particles having a radius of 10 nm were randomly distributed by using the Monte Carlo method to form a cluster having a radius of 100 nm in a flat plate having a thickness of 3 μm made of a resin having a refractive index of 1.5 nm. , The model which distributed a plurality of clusters in the flat plate was created so that the particle concentration in a flat plate might be 1 volume%. The reflectance and transmittance were calculated when the light in which the coherent light and the non-coherent light were equally mixed is incident perpendicularly to the flat plate. In calculation, similarly to Example 5, an RTE of 4 beams was used together with the FDTD method.

파장 400 내지 700 nm의 범위에서의 가간섭성 광 투과율, 가간섭성 광 반사율, 비가간섭성 광 투과율, 비가간섭성 광 반사율의 파장에 따른 변화를 계산하여 결과를 도 8에 나타내었다. 도 8에 있어서, 가간섭성 광 투과율은 「x」 표시로, 가간섭성 광 반사율은 점선 「ㆍㆍㆍ」으로, 비가간섭성 광 투과율은 일점 쇄선 「-ㆍ-ㆍ」으로, 비가간섭성 광 반사율은 실선 「 」으로 나타내었다.The change according to the wavelength of the coherent light transmittance, the coherent light reflectance, the non-coherent light transmittance, and the non-coherent light reflectance in the wavelength range of 400 to 700 nm is calculated and shown in FIG. 8. In FIG. 8, the coherent light transmittance is indicated by "x", the coherent light reflectance is indicated by the dotted line "...", the non-coherent light transmittance is indicated by the dashed-dotted line "-...-," Light reflectance is a solid line ”.

가간섭성 광도 비가간섭성 광도, 투과율도 반사율도 파장에 따른 변화는 적지만, 가간섭성 광이 투과율이 높고, 다음에 비가간섭성 광 반사율이 높고, 비가간섭성 광 투과율과 가간섭성 광 반사율이 낮아졌다. 실시예 5에서의 100 nm의 은 입자가 클러스터를 형성하지 않고 분산된 평판과는 전자파의 전파 거동이 전혀 다른 결과가 되었다. 실제 평판에서도, 안료가 클러스터를 형성한 경우와 균일하게 분산된 경우에서는 광의 전파 거동이 전혀 다른 것을 알았다.Incoherent Light Incoherence, Transmittance, and Reflectance Even though the change of wavelength is small, the incoherent light has a high transmittance, and then the incoherent light reflectance is high, and the coherent light transmittance and the coherent light are high. The reflectance was lowered. The propagation behavior of the electromagnetic wave was completely different from that of the flat plate in which the 100 nm silver particles in Example 5 were dispersed without forming clusters. Also in the actual flat plate, it was found that the propagation behavior of the light was completely different in the case where the pigments formed clusters and uniformly dispersed.

(실시예 7)(Example 7)

은 입자가 반경 10 nm 및 길이 30 nm의 원주형인 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 모델을 작성하였다. 실시예 6과 동일한 계산을 행하고, 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9의 선은 실시예 6의 도 8와 동일한 것을 나타내었다.The same model as in Example 6 was created except that the silver particles were columnar with a radius of 10 nm and a length of 30 nm. The same calculations as in Example 6 were performed, and the results are shown in FIG. The line of FIG. 9 showed the same thing as FIG. 8 of Example 6. FIG.

실시예 6과 유사한 결과가 얻어졌지만, 비가간섭광 반사율이 파장이 길어짐에 따라서 상승하였다.Similar results as in Example 6 were obtained, but the non-interfering reflectance increased as the wavelength became longer.

(실시예 8)(Example 8)

실시예 5와 동일하게, 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판에, 반경 100 nm의 구형의 은 입자를 은 입자의 농도가 1 부피%가 되도록 몬테 카를로법에 의해 랜덤하게 분산시킨 모델을 작성하였다. 실시예 5와 동일하게, 가간섭성 광과 비가간섭성 광이 등분으로 혼합된 광을 이용하였지만, 실시예 5와는 달리 평판 표면에 대한 수선에 대하여 30.556도의 각도로 광이 전파된 경우의 반사율과 투과율을 산출하였다. 하나의 광속을 ±20도 범위로 하여 30.556도와 70.124도의 2개의 광속에 대하여 계산하였다. 산출에는, FDTD법과 함께 가간섭성 광 및 비가간섭성 광에 대하여 2개의 광속 각각의 한 방향 및 그의 반대 방향으로 전파되는 전자파(광)를 취급하는 6광속의 RTE를 이용하였다.In the same manner as in Example 5, a model in which spherical silver particles having a radius of 100 nm were randomly dispersed by the Monte Carlo method in a flat plate having a refractive index of 1.5 μm so that the concentration of silver particles was 1% by volume was obtained. Created. In the same manner as in Example 5, the light in which the coherent light and the non-coherent light were mixed in equal parts was used. The transmittance was calculated. One luminous flux was calculated for two luminous fluxes of 30.556 degrees and 70.124 degrees with a range of ± 20 degrees. In the calculation, an RTE of 6 beams that handles electromagnetic waves (light) propagated in one direction and opposite directions of each of the two beams with respect to the coherent light and the non-coherent light was used together with the FDTD method.

매체 내를 전파한 광은 광출 사면에 그의 법선에 대하여 70.124도의 각도로 입사하여 전반사되기 때문에, 30.556도의 채널 1에 대해서만 계산 결과를 도 10에 나타내었다.Since the light propagated in the medium is totally reflected by being incident on the light emitting slope at an angle of 70.124 degrees with respect to its normal, the calculation result is shown in FIG. 10 only for the channel 1 of 30.556 degrees.

투과율은 낮고, 대부분의 광은 반사 또는 흡수되는 것을 알았다. 반사율의 파장 의존성은 작았다.It was found that the transmittance was low and most of the light was reflected or absorbed. The wavelength dependence of the reflectance was small.

(실시예 9)(Example 9)

평판 모델은 실시예 6과 동일하게 하고, 굴절률 1.5의 수지로 이루어지는 두께 3 μm의 평판 중에, 반경 10 nm의 구형의 은 입자를 반경 100 nm의 클러스터를 형성하도록 몬테 카를로법을 이용하여 랜덤하게 분포시킨 모델로 하였다. 광의 전파 채널에 대해서는, 실시예 8과 동일하게 하여 반사율과 투과율을 산출하였다. 산출에는, 실시예 8과 동일하게 FDTD법과 함께 6광속의 RTE를 이용하였다.The flat plate model was the same as in Example 6, and randomly distributed using the Monte Carlo method to form clusters having a radius of 100 nm in spherical silver particles having a radius of 10 nm in a 3 μm thick plate made of a resin having a refractive index of 1.5. It was set as a model. About the propagation channel of light, reflectance and transmittance were computed similarly to Example 8. In calculation, the RTE of 6 beams was used similarly to Example 8 with the FDTD method.

매체 내를 전파한 광은 광출사면에 그의 법선에 대하여 70.124도의 각도로 입사하여 전반사되기 때문에, 30.556도의 채널 1에 대해서만 계산 결과를 도 11에 나타내었다.Since the light propagated in the medium is totally reflected by entering the light exit surface at an angle of 70.124 degrees with respect to its normal, the calculation result is shown in FIG. 11 only for the channel 1 of 30.556 degrees.

투과율은 낮고, 대부분의 광은 반사 또는 흡수되는 것을 알았다. 반사율의 파장 의존성은 작고, 100 nm의 은 입자가 균일하게 분산된 경우보다 낮았다.It was found that the transmittance was low and most of the light was reflected or absorbed. The wavelength dependence of the reflectance was small and lower than the case where 100 nm silver particles were uniformly dispersed.

(실시예 10)(Example 10)

평판 모델은 실시예 7과 동일하게 하고, 반경 10 nm 및 길이 30 nm의 원주형인 것 이외에는, 실시예 6과 동일한 모델을 작성하였다. 광의 전파 채널에 대해서는, 실시예 8과 동일하게 하여 반사율과 투과율을 산출하였다. 산출에는, 실시예 8과 동일하게 FDTD법과 함께 6광속의 RTE를 이용하였다.The flat plate model was the same as that of Example 7, and the model similar to Example 6 was produced except having the columnar shape of a radius of 10 nm and a length of 30 nm. About the propagation channel of light, reflectance and transmittance were computed similarly to Example 8. In calculation, the RTE of 6 beams was used similarly to Example 8 with the FDTD method.

평판의 표면에 대한 수선에 대하여 70.124도의 각도로 입사한 광은 전반사되기 때문에, 30.556도의 채널 1에 대해서만 계산 결과를 도 12에 나타내었다.Since the light incident at an angle of 70.124 degrees with respect to the repair of the surface of the flat plate is totally reflected, the calculation result is shown in FIG. 12 only for the channel 1 of 30.556 degrees.

투과율은 낮고, 대부분의 광은 반사 또는 흡수되는 것을 알았다. 반사율의 파장 의존성은 작고, 100 nm의 은 입자가 균일하게 분산된 경우보다 낮아서, 은 입자가 구형인 경우와 큰 차이는 없었다.It was found that the transmittance was low and most of the light was reflected or absorbed. The wavelength dependence of the reflectance was small and lower than the case where the 100 nm silver particles were uniformly dispersed, so that there was no significant difference from the case where the silver particles were spherical.

Claims (5)

복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 FDTD법(Finite Difference Time Domain; 유한 차분 시간 영역법)과 복사 전달 방정식(Radiative Transfer Equation)을 이용하여 계산하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법.An electromagnetic wave propagation simulation method for calculating electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave is incident on an aggregate comprising a plurality of particles by using a calculator, wherein the electromagnetic wave is incident on an aggregate in which particles are randomly distributed according to a certain rule. Electromagnetic propagation simulation method that calculates electromagnetic wave behavior using Finite Difference Time Domain (FDTD) and Radiative Transfer Equation. 제1항에 있어서, 상기 복사 전달 방정식이 4광속 이상의 복사 전달 방정식인 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method according to claim 1, wherein the radiation transfer equation is a radiation transfer equation of at least four light beams. 제1항 또는 제2항에 있어서, 계산 대상의 공간이 일정한 두께를 가지고 무한한 넓이의 평판인 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method according to claim 1 or 2, wherein the space to be calculated is a flat plate having a constant thickness and of infinite width. 제1항에 있어서, 입사파가 가간섭성이 낮은 전자파인 전자파 전파 시뮬레이션 방법.The electromagnetic wave propagation simulation method according to claim 1, wherein the incident wave is an electromagnetic wave having low coherence. 복수의 입자를 포함하는 매체로 이루어지는 집합체에 전자파가 입사한 경우의 전자파 거동을 계산기를 이용하여 산출하는 전자파 전파 시뮬레이션 방법으로서, 입자가 랜덤 또는 어떤 규칙에 따라서 분포된 집합체의 산란 특성을 FDTD법(Finite Difference Time Domain; 유한 차분 시간 영역법)으로 구하고, 이 집합체가 다수 존재하는 공간의 전자파 전파 특성을 상기 집합체의 산란 특성을 이용하여 복사 전달 방정식에 의해 계산하는 전자파 전파 시뮬레이션을 실행하기 위한 프로그램을 저장한, 컴퓨터에 의해서 판독 가능한 기록 매체.An electromagnetic wave propagation simulation method for calculating electromagnetic wave behavior when an electromagnetic wave enters an aggregate comprising a plurality of particles by using a calculator, wherein the scattering characteristics of the aggregate in which particles are distributed randomly or according to a certain rule are calculated using the FDTD method ( A program for performing electromagnetic wave propagation simulation, which is obtained by Finite Difference Time Domain and calculates the electromagnetic wave propagation characteristics of the space where a large number of the aggregates exist by using the scattering characteristic of the aggregates. A computer readable recording medium that has been stored.
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