Adaptation des modes résonnants dans des cavités duales pour des couleurs structurelles transmissives avec une haute luminosité et une haute pureté

Nous présentons des filtres de couleur structurelle à quatre couches produisant des couleurs rouges (R), vertes (G) et bleues (B) transmissives avec une haute luminosité et une haute pureté, où les épaisseurs des couches pour les couleurs RVB sont optimisées en utilisant un algorithme L-BFGS-B. Pour évaluer les performances des filtres de couleur structurelle proposés, des conceptions inverses basées sur des algorithmes méta-heuristiques et d'apprentissage par renforcement sont utilisées, où les propriétés optiques obtenues des conceptions inverses sont comparables à celles montrées dans notre conception proposée. Un phénomène de séparation de pics dans des cavités duales est appliqué pour rendre la réponse spectrale rectangulaire, et un ordre de résonance est optimisé pour maximiser la transmittance à une longueur d'onde résonante tout en supprimant en même temps les résonances de haut ordre indésirables afin d'atteindre des couleurs pures. Une efficacité de transmission supérieure à 75 % et une largeur à mi-hauteur (FWHM) inférieure à 90 nm sont atteintes. De plus, le choix d'un milieu de cavité avec un indice de réfraction élevé permet aux propriétés optiques des filtres de couleur structurelle de rester presque constantes en fonction de la longueur d'onde sur une large gamme d'angles d'incidence allant jusqu'à 60°. En outre, seules quelques étapes de dépôt sont nécessaires, ce qui conduit à une fabrication beaucoup plus simple par rapport aux travaux précédents qui impliquent une série de processus lithographiques compliqués. L'approche décrite dans cette étude pourrait fournir de nouvelles façons d'atteindre diverses applications, telles que des écrans, des dispositifs d'imagerie, des décorations et des cellules solaires colorées.