含有缺陷的一维周期结构相干热辐射性质

论文摘要

近年来,随着纳米光子学的发展,微米或纳米尺度微结构奇特的热辐射性质引起了人们极大的兴趣,这种结构在热光伏发电系统、能量转换系统等领域都有很好的应用前景,本文就是研究了含有缺陷后的一维周期结构的相干热辐射性质。我们分析了含有普通非吸收缺陷层的一维有限长度周期结构的光学性质,研究了缺陷层厚度对于反射率的影响、一维周期结构的态密度分布,通过计算我们发现一维周期结构在禁带边缘存在态密度峰,禁带内部态密度为0,引入缺陷后会相应的出现缺陷态的态密度峰。对于含有吸收介质SiC缺陷的一维有限长度周期结构的光学性质,我们也进行了研究,缺陷层的插入方式分为直接插入和替代式插入,我们分析了缺陷层厚度、发射角度对发射率的影响,并对辐射的时间和空间相干性进行了探讨,给出了表征发射峰时间相干性的品质因子及表征空间相干性的辐射角分布图。我们研究了含有吸收介质缺陷SiC的半无限长一维光子晶体结构的相干热辐射性质,而缺陷层前面的周期结构为有限长度可以使得外侧光场能够到达缺陷层从而被吸收,而发射率的极大增强是由于缺陷模和缺陷与右侧周期结构交界面上激发的表面波的耦合作用,我们研究了缺陷层厚度等参数对发射率的影响,并给出了发射峰波长对应的电场的空间分布,另外还分析了缺陷模对热辐射的辐射率、相干性影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 周期结构热辐射研究现状及其应用
• 1.2.1 周期结构实现相干热辐射研究现状
• 1.2.2 周期结构在热辐射等方面的应用前景
• 1.3 一维周期结构的理论计算方法
• 1.3.1 传输矩阵法
• 1.3.2 时域有限差分法
• 1.4 本论文的研究内容和结构
• 第2章 含有非吸收缺陷一维周期结构缺陷模的研究
• 2.1 引言
• 2.2 周期结构反射率及缺陷层厚度对其影响
• 2.2.1 直接插入缺陷层时周期结构反射率
• 2.2.2 替代插入缺陷层时周期结构反射率
• 2.3 周期数N 及介质折射率比对禁带及透射率的影响
• 2.4 一维周期结构态密度
• 2.5 本章小结
• 第3章 含有吸收介质的一维周期结构热辐射性质
• 3.1 引言
• 3.2 基本结构介绍
• 3.3 缺陷层厚度对周期结构反射率和发射率的影响
• 3.3.1 替代式插入缺陷时缺陷层厚度对反射率和发射率影响
• 3.3.2 直接插入缺陷时缺陷层厚度对反射率和发射率影响
• 3.4 一维周期结构发射率随角度变化
• 3.5 一维周期结构热辐射的角分布
• 3.6 本章小结
• 第4章 含有SiC 缺陷的一维半无限周期结构热辐射性质
• 4.1 引言
• 4.2 基本结构介绍
• 4.3 表面波的色散关系
• 4.4 一维周期结构反射率及其禁带特性
• 4.5 表面波模式相干热辐射性质
• 4.5.1 缺陷层厚度对发射率的影响
• 4.5.2 电场的空间分布
• 4.5.3 发射率随发射角度变化及其半球角分布
• 4.6 缺陷层前周期数对发射率的影响
• 4.7 缺陷模相干热辐射性质
• 4.7.1 缺陷层厚度对发射率的影响
• 4.7.2 电场空间分布
• 4.7.3 发射率随发射角变化及其半球角分布
• 4.8 发射率与黑体辐射的比较
• 4.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢