寬光譜光柵側(cè)面耦合集光技術(shù)研究.pdf

1、利用光柵側(cè)面耦合技術(shù)多為單波長或窄帶光耦合，用于光纖激光器泵浦、光波導(dǎo)集成等領(lǐng)域，而用于可見光寬帶耦合的研究很少。通過在波導(dǎo)上集成亞波長衍射光柵結(jié)構(gòu)，可以引導(dǎo)太陽光在波導(dǎo)的側(cè)面進行出光匯集，因此可以作為一種新型的太陽能集光器結(jié)構(gòu)。本文主要就是研究這種基于光柵側(cè)面耦合的寬光帶集光技術(shù)。
　　在理論分析中，除了對光柵耦合原理進行了闡述，還詳述了矢量衍射理論中的時域有限差分法和嚴格耦合波法，并分別對其麥克斯韋方程組進行了求解，為之后的光

2、柵結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真等內(nèi)容奠定了理論基礎(chǔ)。
　　亞波長光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)影響衍射耦合效率，從而影響波導(dǎo)側(cè)面收集的能量。通過FDTD軟件對光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)進行掃描仿真，再利用快速下降法獲得不同類型不同面形的最佳光柵結(jié)構(gòu)，并利用RCWA法對其中的矩形相位光柵結(jié)構(gòu)進行了驗證。不同的入射角對集光器影響較大，因此本文對不同入射角下的衍射耦合效率也進行了仿真分析。
　　耦合光在波導(dǎo)內(nèi)通過全反射傳播，當光傳播到波導(dǎo)與光柵的交界面處發(fā)生透射衍射，造成能量的