【摘要】：光吸收器在移動(dòng)光伏電池、多色紅外傳感器及平面隱身等非圖像器件的研發(fā)與應(yīng)用方面有廣闊的發(fā)展前景。傳統(tǒng)光吸收器大多采用網(wǎng)格參考線結(jié)構(gòu)和諧振結(jié)構(gòu),這就需要加載額外的激勵(lì)源從而增大器件的載荷量,且只能對(duì)TE波實(shí)現(xiàn)較高效率吸收。比較而言,基于梯度光子晶體的光吸收器對(duì)光束的控制能力更強(qiáng),吸收效率更高,此外還有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、低損耗、體積小及適用度高等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)控制光子晶體(PC:Photonic crystal)的介質(zhì)參數(shù)來(lái)調(diào)整材料的宏觀特性并使其梯度變化就得到了梯度折射率光子晶體(GRIN PC:Graded-index photonic crystal)。梯度折射率光子晶體作為光子晶體的一種新形式在控制電磁場(chǎng)方面具有更為矚目的特性。目前已有的基于梯度折射率光子晶體的光吸收器單元結(jié)構(gòu)多為圓形或球形結(jié)構(gòu),為了提高廣角光吸收器在設(shè)計(jì)上的靈活性,Ludmila Prokopeva和Alexander Kildishev最先利用光線追蹤和全波仿真提出了一種無(wú)性能缺陷的全向橢圓光吸收器,但是該領(lǐng)域在理論分析和設(shè)計(jì)應(yīng)用等方面的研究工作還不十分完善。為了實(shí)現(xiàn)光吸收器外形多元化及提升吸收效率的目標(biāo),本文在研究葵形結(jié)構(gòu)光子晶體圓形光吸收器單元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于梯度光子晶體的二維全向橢圓光吸收器。本文主要工作如下:1、介紹了梯度光子晶體的研究現(xiàn)狀和趨勢(shì),以及GRIN PC在光吸收器領(lǐng)域的的研究進(jìn)程。2、介紹了研究梯度光子晶體所涉及到的理論依據(jù),包括光子晶體能帶結(jié)構(gòu)、有效介質(zhì)參數(shù)計(jì)算和相關(guān)的研究方法,梯度光子晶體的有效介質(zhì)理論以及時(shí)域有限差分法,還結(jié)合本文的工作內(nèi)容對(duì)工作中涉及到的光子晶體能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。3、內(nèi)容包括基于矩形陣列的梯度光子晶體光吸收器單元結(jié)構(gòu)的研究,提出了三角陣列的六倍葵形結(jié)構(gòu)光吸收器單元的設(shè)計(jì)思路,分別分析了這兩種結(jié)構(gòu)的工作性能;對(duì)TE型光吸收器進(jìn)一步優(yōu)化提升其吸收性能。4、在橢圓坐標(biāo)系下研究了光在橢圓形梯度介電常數(shù)材料中的傳輸行為,設(shè)計(jì)了基于矩形陣列的二維橢圓光吸收器單元結(jié)構(gòu),分析該結(jié)構(gòu)的工作性能及空間靈敏度,并對(duì)結(jié)果加以解釋說(shuō)明;分別研究了介質(zhì)桿形狀、半徑、材料對(duì)該結(jié)構(gòu)單元吸收性能的影響。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：O734

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本文編號(hào)：2692249