基于嚴(yán)格耦合波分析的一維微尺度光柵結(jié)構(gòu)輻射特性研究.pdf

1、隨著微納米技術(shù)的設(shè)計(jì)、加工水平不斷提高,光柵不僅成為了一種廣泛應(yīng)用于光學(xué)領(lǐng)域的重要分光元件,而且因其良好的波長(zhǎng)選擇性,作為一類輻射特性調(diào)控元件,開始使用在太陽能電池、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備、表面熱控制等領(lǐng)域。
　　微納米尺度微結(jié)構(gòu)表面的輻射特性,一般可以通過求解空間電磁場(chǎng)麥克斯韋方程組得到。嚴(yán)格耦合波分析(RCWA)是一種特別適用于周期性結(jié)構(gòu)電磁場(chǎng)求解的算法,并已成熟地應(yīng)用在光柵結(jié)構(gòu)的電磁特性的研究中。因此,在文中詳細(xì)介紹了RCWA的發(fā)展歷

2、史和算法原理,將其作為研究光柵結(jié)構(gòu)輻射特性的主要技術(shù)工具。
　　光柵結(jié)構(gòu)的特異吸收、透射特性的產(chǎn)生物理機(jī)制,可以歸結(jié)為表面等離子極化(SPP)、表面聲子極化(SPhP)和局域磁極化(MP)。采用嚴(yán)格耦合波分析法,本文研究了光柵結(jié)構(gòu)的波長(zhǎng)選擇性機(jī)理。對(duì)用于光柵結(jié)構(gòu)吸收峰值預(yù)測(cè)的等效電容電感(LC)電路模型,進(jìn)行了分析和改進(jìn)。研究了穿透深度色散、電荷分布系數(shù)取值對(duì)等效LC電路模型的影響,并把等效LC電路模型推廣到MPn(n>1)峰值的

3、預(yù)測(cè)上。
　　微結(jié)構(gòu)光柵一般貼附在基底薄膜上,考慮薄膜加工、安裝精度會(huì)導(dǎo)致光柵基底的周期性褶皺,將硅質(zhì)光柵用多層模型近似,對(duì)其褶皺的影響進(jìn)行了分析和研究。研究結(jié)果表明,不同類型的周期性褶皺結(jié)構(gòu)尺寸的變化,產(chǎn)生輻射特性的變化規(guī)律是不同的。硅質(zhì)光柵基底的一定角度的彎曲,可以作為一種微調(diào)手段調(diào)控光柵結(jié)構(gòu)的輻射特性。
　　最后,利用多層光柵模型對(duì)大閃蝶翅膀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模,分析了模型各參數(shù)的變化對(duì)結(jié)構(gòu)色的改變的影響。結(jié)果顯示,縱向尺寸