Навчальний посібник із трасування променів (частина C): Зміна поверхні.

У Частина A ви завантажили сцену «Відбиття» з демонстраційної програми трасування променів, а в Частина B ви редагували та переміщували джерела світла. У цій заключній частині ви зміните саму поверхню. У вихідній демонстраційній програмі використовується шорстка поверхня, отримана зі зображення, зробленого за допомогою атомно-силового мікроскопа, але OghmaNano дозволяє замінити її іншими формами з бази даних і змінити оптичні властивості об’єкта. Це корисно для дослідження того, як різні текстури та показники заломлення впливають на відбиття та розсіювання.

Крок 1: Відкрийте редактор об’єктів поверхні.

Почніть із моделювання, яке ви налаштували в розділах A і B. Збільште масштаб і поверніть зображення так, щоб червона поверхня AFM була чітко видима. Клацніть правою кнопкою миші на поверхні та виберіть «Редагувати об’єкт» у контекстному меню, як показано на ??. Це відкриє вікно редактора об’єктів для вибраного об’єкта поверхні (??).

Редактор об’єктів відображає загальні параметри поверхні:

• Зміщення (x, y, z): положення поверхні в сцені.
• Обертання: кути обертання навколо осей x, y і z.
• Оптичний матеріал: яка модель матеріалу використовується (наприклад, кремній).
• Форма об’єкта: тривимірна геометрія, яка визначає фактичний профіль поверхні.

У цьому навчальному посібнику ми залишимо незмінними положення та кут нахилу об’єкта, а натомість змінимо його форму та оптичні властивості матеріалу.

Крок 2: Відкрийте редактор сіток і виберіть нову форму.

Щоб змінити геометрію поверхні, натисніть на три крапки праворуч від поля «Форма об’єкта» в редакторі об’єктів. Відкриється редактор сітки (??), за допомогою якого можна керувати процесом створення геометрії об’єкта.

У редакторі сіток переконайтеся, що вибрано вкладку «База даних фігур». Поточною фігурою є зображення AFM (воно відображається в текстовому полі). За потреби ви також можете змінити значення розмірів по осях x, y, z, щоб масштабувати об’єкт, але для цього посібника ми залишимо стандартні розміри.

Натисніть кнопку з трьома крапками поруч із полем «Форма». Відкриється вікно бази даних форм (??), у якому буде відображено список усіх доступних форм. Двічі клацніть на «saw_wave» (або saw_wave), щоб вибрати її. Тепер редактор сітки використовуватиме профіль «saw_wave» замість зображення, отриманого за допомогою атомно-силової мікроскопії.

Закрийте редактор сітки та поверніться до головного вікна «Оптична платформа». На зображенні у тривимірному вигляді поверхня тепер має відображатися у вигляді структури, що нагадує пилкоподібну хвилю, а не у вигляді початкової шорсткості, отриманої за допомогою атомно-силової мікроскопії, як показано на ??.

Крок 3: повторно запустіть моделювання та перевірте результати.

Натисніть Запустити моделювання. або натисніть F9) для відстеження променів на новій поверхні. Після завершення моделювання відкрийте Результат / Вивід перейдіть на вкладку, як у розділі А, і перейдіть до розділу, де відображаються дані з детектора. Двічі клацніть на detector_efficiency0.csv файл для відображення ефективності детектора як функції від довжини хвилі.

Порівняйте цей спектр зі спектром, який ви отримали для початкової поверхні, дослідженої за допомогою атомно-силової мікроскопії. Ви повинні помітити, що детальна форма кривої ефективності змінюється, оскільки ймовірності розсіювання та випромінювання тепер залежать від геометрії у вигляді пилкоподібної хвилі, а не від шорсткості поверхні, визначеної за допомогою атомно-силової мікроскопії.

Крок 4: Замініть оптичний матеріал (кремній → оксид індію та олова).

Один і той самий об’єкт також можна виготовити з різних оптичних матеріалів. Це дає змогу відокремити вплив геометрії від впливу показника заломлення та поглинання.

1. Відкрийте повторно редактор об’єктів для даної поверхні (клацніть правою кнопкою миші на поверхні та виберіть «Редагувати об’єкт»).
2. Знайдіть поле «Оптичний матеріал». У наведеному прикладі для нього встановлено значення «кремній» (наприклад, inorganic/si).
3. Натисніть на три крапки, розташовані поруч із полем «Оптичні матеріали», щоб відкрити базу даних оптичних матеріалів.
4. Оберіть відповідний пункт у списку ITO (наприклад, inorganic/ito) і підтвердіть свій вибір.
5. Закрийте вікно бази даних і переконайтеся, що новий матеріал ITO відображається в редакторі об’єктів, після чого закрийте редактор.
6. Запустіть моделювання ще раз і перевірте detector_efficiency0.csv, як і раніше.

Порівнявши ефективність детектора для (i) поверхні, дослідженої за допомогою атомно-силової мікроскопії, з кремнієм, (ii) поверхні, дослідженої за допомогою SAW-хвилі, з кремнієм і (iii) поверхні, дослідженої за допомогою SAW-хвилі, з ITO, ви зможете почати розрізняти, як морфологія поверхні та показник заломлення впливають на зібране світло.