金膜—一维光子晶体结构的热辐射特性

论文摘要

目前,热辐射的相干特性引起了人们很大的兴趣,基于光子晶体结构产生相干热辐射的研究也越来越多,本文主要通过金膜-一维光子晶体结构激发表面波,从而对热辐射的相干性进行调控。首先,模拟了单层金膜的光学特性,分析光学特性随厚度及入射角度的变化情况,对金膜介电函数进行讨论,在此基础上,研究其热辐射特性,以便和金膜-一维光子晶体结构的相干热辐射特性进行比较。另外,还单独模拟了一维光子晶体的反射谱,从而对一维光子晶体的禁带情况进行分析。其次,运用传输矩阵法推导了金膜-一维光子晶体结构的反射率及透射率,从而模拟出了该结构的发射峰及空间角分布图,仿真了该结构的热辐射谱情况。进而分析了金膜与半无限一维光子晶体结构调节热辐射相干性的产生机理,论文中通过研究结构内部场强的分布情况,从能量的角度揭示相干热辐射的产生原因,并针对各结构参数以及光波入射角度变化对该结构热辐射特性的影响情况进行分析。最后,仿真金膜-正负折射率交替一维光子晶体结构的反射谱和透射谱,从而根据基尔霍夫定律得出其相干热辐射的性质。文中分析了负折射率材料是如何影响整个结构的热辐射特性的,进而比较该结构与金膜-一维光子晶体结构热辐射特性的不同之处,并运用相关理论分析产生这种不同的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 相干热辐射的概念
• 1.2 相干热辐射的研究现状及应用
• 1.3 利用光子晶体实现相干热辐射的方法
• 1.4 本论文研究的目的及主要研究内容
• 第2章 金膜-一维光子晶体结构的理论基础
• 2.1 引言
• 2.2 多层膜结构的理论计算方法
• 2.3 金属-一维光子晶体界面表面波存在情况的理论研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 金膜-一维光子晶体结构的热辐射特性
• 3.1 引言
• 3.2 基本结构介绍
• 3.3 单层金膜及一维光子晶体的光学特性分析
• 3.3.1 单层金膜的光学特性
• 3.3.2 一维光子晶体的光学特性
• 3.4 金膜-一维光子晶体结构热辐射特性的分析
• 3.4.1 金膜-一维光子晶体结构的反射谱
• 3.4.2 反射率下降处的场强分布情况
• 3.4.3 热辐射光谱及反射率光谱
• 3.5 各参数对结构热辐射特性的影响
• 3.5.1 截断层厚度对热辐射特性的影响
• 3.5.2 光波入射角度对发射峰的影响及空间角分布情况
• 3.5.3 金膜厚度对热辐射特性的影响
• 3.5.4 光子晶体周期数对热辐射特性的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 金膜-正负折射率交替一维光子晶体结构的热辐射特性
• 4.1 引言
• 4.2 金膜-正负折射率交替一维光子晶体结构的热辐射特性分析
• 4.2.1 基本结构介绍及其反射谱
• 4.2.2 结构内部的场强分布情况
• 4.3 各参数对结构热辐射特性的影响
• 4.3.1 光波入射角度对发射峰的影响及结构的热辐射谱
• 4.3.2 中心波长变化对发射峰的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢