[发明专利]用于产生全向多层光子结构的方法

说明书

技术领域

本文描述的实施例一般涉及多层光子结构，尤其涉及用于设计多层光子结构的方法，以产生有需要的反射率和透射率性质的多层光子结构。

背景技术

太阳光在电磁波谱中包括的波长范围包含紫外(UV)、可见、和红外(IR)光。与特定物体相关的颜料的颜色，由被颜料反射的光和由人眼观察的波长确定。例如，太阳光或白光包括粗略地相等的可见光谱中波长的混合。当白光入射到颜料上时，白光的一些波长被吸收，而其他波长被反射。反射的波长确定颜料的颜色。对许多颜料，反射性可以强烈依赖于入射到物体上光的角度。所以，颜料可以对不同的入射角反射光的不同波长，同时吸收其他波长。因此，该颜料必定不可以在所有入射角上作为所有光波长的全向反射器工作。这一点导致颜料对入射光的不同角度有色偏移。

类似的效应对UV和IR光也可以发现。具体地说，对入射的不同角度，颜料可以反射UV和/或IR光的某些波长同时吸收其他波长，这样可以导致不希望有的效应。例如，当UV光被聚合物材料吸收，该聚合物材料可能使聚合物的化学键断开。这一过程被称为光降解并可以引起破裂、粉化、色改变和/或聚合物材料的物理性质的损失。同样，近红外太阳光(780nm-2100nm)携带总太阳能的53％，当这些能量被吸收时，产生聚集在物体表面上的热，可以导致不希望有的热状况。在某些物体上，诸如汽车、建筑物或其他结构上，这种热的聚集可以降低某些系统，诸如，举例说HVAC系统的效率和/或性能。

发明内容

因此，全向地反射至少UV和IR光的光子结构可以是需要的，而用于产生这种光子结构的另外的方法是必要的。

在一个实施例中，一种用于产生多层光子结构的方法，该多层光子结构有至少一组高折射率材料和低折射率材料的交替层，该方法可以包含：确定该多层光子结构的特征性质函数和确定该至少一组交替层的厚度倍率。厚度倍率可以通过使特征性质函数拟合到目标分布而被确定。特征性质函数可以根据确定的厚度倍率被调整。其后，被调整的特征性质函数可以与目标分布比较。当该调整的特征性质函数不近似于目标分布时，至少一个追加组的层可以被添加到多层光子结构。

在另一个实施例中，一种用于产生全向反射多层光子结构的方法，该全向反射多层光子结构包括至少一组高折射率材料和低折射率材料的交替层，该方法可以包含：对入射到多层光子结构上的光的多种角度确定多层光子结构的反射率函数，以及对每一组交替层确定厚度倍率的值。每一组的厚度倍率的值，可以通过使光的每一角度的反射率函数拟合到目标反射率分布而被确定。其后，被调整的反射率函数可以与光的每一角度的目标分布比较。当被调整的反射率函数不近似于目标反射率分布时，至少一个追加组的层可以被添加到多层光子结构。

在又另一个实施例中，一种用于产生全向UV-IR反射器的方法，该全向UV-IR反射器包括至少一组高和低折射率材料的交替层，该方法可以包含：对入射到多层光子结构上的光的多种角度确定反射率函数。可以选择目标反射率分布，该目标反射率分布对电磁波谱的UV范围中光的波长有约100％的反射率、对电磁波谱的可见范围中光的波长有小于100％的反射率、和对电磁波谱的IR范围中光的波长有约100％的反射率。其后，通过使光的每一角度的反射率函数拟合到目标反射率分布，可以确定至少一个厚度倍率的值。光的每一角度的反射率函数可以根据被确定的厚度倍率而被调整。其后，被调整的光的每一角度的反射率函数可以与目标反射率分布比较。当被调整的反射率函数不近似于目标反射率分布时，至少一个追加组的层可以被添加到多层光子结构。

附图说明

本发明实施例所提供的这些和另外的特性，借助下面结合附图的详细描述，将有更完整的理解。

列举在图中的实施例，本质上是说明性和示例性的，并不企图限制由权利要求书定义的本发明。这些说明性实施例在下面的详细描述，当结合下面的图阅读时，能够被理解，图中同类结构用相同参考数字表示，附图中：

图1按照本文示出和描述的一个或更多实施例，画出用于产生多层光子结构的初级步骤的流程图；

图2按照本文示出和描述的一个或更多实施例，画出用于产生多层光子结构的方法的流程图；

图3按照本文示出和描述的一个或更多实施例，画出多层光子结构，供结合产生多层光子结构的方法使用；

图4按照本文示出和描述的一个或更多实施例，以图形示出多层光子结构的每一层的厚度，该多层光子结构包括1、2、3和4层的多层组，其中每一组包括低折射率和高折射率材料的交替层；