多孔结构与粗糙表面辐射偏振特性的数值模拟

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1、硕士学位论文多孔结构与粗糙表面辐射偏振特性的数值模拟SIMULATIONOFRADIATIONANDPOLARIZATIONCHARACTERISTICSOFPOROUSMICROSTRUCTUREANDROUGHSURFACES金荣哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TK121学校代码：10213国际图书分类号：536.521.2密级：公开工程硕士学位论文多孔结构与粗糙表面辐射偏振特性的数值模拟硕士研究生：金荣导师：裘俊副教授申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK121U

2、.D.C:536.521.2DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSIMULATIONOFRADIATIONANDPOLARIZATIONCHARACTERISTICSOFPOROUSMICROSTRUCTUREANDROUGHSURFACESCandidate：JinRongSupervisor：QiuJunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringSchoolofEnergyScienceandAffiliation：Engineering

3、DateofDefence：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要由于微结构表面的几何尺度和入射波长相接近，会产生微尺度效应，因此需求解Maxwell方程组来获得其辐射偏振特性，过去微结构的研究重点在于化学制备的方法以及能量传播等方面。本文主要研究了多孔结构与粗糙表面的辐射偏振特性。重点研究了金属纳米球孔阵列结构的辐射偏振特性及光谱椭偏法测量中基于有效介质理论的等效粗糙度层模型对粗糙表面修正效果的评估文中用基于Maxwell方程组的时域有限差分法研究了金属纳米球孔阵列结构的光谱辐射特性。计

4、算结果发现，正入射的情况下，金属镍纳米球孔阵列结构的空腔直径为0.2~0.8μm时，在入射波长为0.2~2.0μm的范围内会出现两个吸收峰，并且，吸收峰的位置，强度及波段宽度与空腔直径、金属填充高度、入射角、偏振角这些因素有关。此外，文中还分析了温度对金属钨纳米球孔阵列结构的辐射特性的影响。金属镍纳米球孔阵列结构能量吸收的分布主要集中在结构的上表面，尤其是孔口附近。在实际应用中，针对目标波段，可以通过调节空腔直径、填充高度、入射角及偏振角等因素，调节结构的辐射特性，优化目标波段内的光谱吸收率，这在热光伏系统、能量吸收等领域有重要的应用前景。此外，文中分析了金属镍纳米球孔阵列结构的椭偏特性随

5、空腔直径的变化规律。在光谱椭偏法测量中，通常用等效粗糙度层模型对光学常数进行修正，以消除表面粗糙度对结果的影响。本文用基于Maxwell方程组的时域有限差分法与基于有效介质理论的等效粗糙度层模型两种方法，分别计算随机粗糙表面的椭偏参数，以时域