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亚波长金属光栅光谱辐射特性数值分析

作　者: 孙杰
导　师: 刘林华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程热物理
关键词: 亚波长金属光栅光谱辐射特性 RCWA FDTD Lorrentz-Drude
分类号: TN253
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

热辐射及热辐射光谱特性控制在航天热控技术、热电转换技术、太阳能利用、选择性热辐射器以及激光技术等诸多领域有重要的应用背景。周期性微纳米结构,由于尺度效应,跟宏观热辐射特性相比有极大不同;已有研究表明周期性微纳米结构在调控热辐射光谱特性方面效果显著,但二维、三维周期性微纳米结构加工困难;一维周期性微纳米结构,结构简单,便于加工,已经成为新型的热辐射光谱特性控制方法。亚波长金属光栅属于一维周期性微纳米结构,在可见和红外波段都有异常光谱现象,研究其结构变化光谱特性变化规律,有助于一维微纳米结构在光谱特性控制方面上的应用。本文基于严格耦合波分析(RCWA),时域有限差分(FDTD)算法,采用Lorrentz-Drude色散模型,对亚波长金属Ag光栅在不同偏振条件下的光谱辐射特性进行数值分析。通过改变狭缝腔—类F-P腔结构和位置,构造不同结构光栅;分析五种不同结构光栅,波长范围0.4μm ? 4μm,正入射条件下的反射光谱、透射光谱、吸收光谱及发射光谱特性;详细揭示光栅结构参数变化时亚波长金属光栅光谱特性变化规律并初步探讨光谱特性变化原因。通过狭缝阵列光栅、圆柱阵列光栅和圆柱阵列衬有狭缝腔阵列结构光栅光谱特性对比,初步说明狭缝腔腔模共振在亚波长金属光栅异常光谱特性中所起的重要作用。进一步改变狭缝腔的结构,构造复杂结构光栅,其光谱特性数值分析表明,通过改变狭缝腔的位置和结构参数,能够实现对亚波长金属光栅光谱辐射特性调控,说明调节亚波长金属光栅狭缝腔结构在光谱辐射特性调控方面的可行性。

亚波长金属光栅光谱辐射特性数值分析

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