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目录
中文摘要1
英文摘要2
1绪论3
1.1研究背景3
1.2研究意义3
1.3本文主要内容4
2理论基础5
2.1薄膜的特性矩阵理论5
2.2零级光栅及等效介理论(EMT)8
2.2.1零级光栅8
2.2.2等效介质理论(EMT)9
3一维亚波长结构的光反射特性研究14
3.1一维矩形亚波长光栅结构14
3.1.1基于等效介质理论(EMT)的计算15
3.1.2基于有限元法(FEM)的分析17
3.2一维三角形亚波长光栅结构21
3.2.1基于等效介质理论(EMT)的计算23
3.2.2基于有限元法(FEM)的分析24
3.2.3斜入射时的反射特性分析27
结论32
致谢33
参考文献34
一维亚波长介质光栅结构抗反射特性研究
摘要:本文利用等效介质理论及有限元算法研究了一维矩形和三角形亚波长介质光
栅结构的反射特性,并分析了等效介质理论的适用范围和一维亚波长结构的
抗反射特性。通过分析发现,TE波正入射下,在光栅周期与波长比小于0.125
时,可以利用等效介质理论计算出较为精确的反射率;对于TM波,等效介
质理论的计算结果和有限元仿真结果有较大差别。此外,研究发现,一维矩
形光栅表现出了与单层光学薄膜相似的光学特性,利用这一特性设计并模拟
得到了1000nm处的一维矩形零反射光栅。一维三角形光栅结构可以实现宽
带的的抗反射效果,且发现反射率随光栅深度增加而下降。对TE和TM波,
入射角小于45°条件下,一维三角形光栅均可在350nm-850nm的宽光谱区域
内获得1%的反射率。上述研究结果将为太阳能电池、光电探测器的功能结
构表面的设计与优化提供重要的理论依据。
关键词:等效介质理论亚波长光栅结构有限元抗反射
1
Abstract:Inthispaper,wehavesystemativallyanalyzedthereflectionpropertiesfor
one-dimensionrectangularandtrianglesubwavelengthdielectricgrating
structurebyusingeffectivemediumtheory(EMT)andfiniteelementmethod
(FEM),andfoundtheconditionofEMTbeingapplicable.Calculationresults
showsthatforverticalilluminationofTEwave,EMTcanaccuratelygivethe
reflectanceofdielectricgratingstructurewhengratingperioddividedthe
wavelengthlessthan0.125.However,incaseofTMwave,itexistsgreat
errorsbyEMTcomparedwithFEMsimulation.Inaddition,wefinda
one-dimensionalrectangulargratinghasthesimilaropticalpropertiesjust
likesingl
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