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基于相位型正弦光栅的涡旋光阵列产生及优化
1
作者
吴雪蒙
赵冬娥
+1 位作者
马亚云
褚文博
《激光杂志》
北大核心
2024年第12期168-173,共6页
首先通过理论推导出了二维正弦光栅的衍射场分布,并基于夫琅和费衍射理论,得到了拉盖尔-高斯光束通过该光栅的目标平面场分布表达式。数值模拟结果表明,当拉盖尔-高斯光束通过由两频率、周期均相等的一维光栅正交叠加生成的二维相位型...
首先通过理论推导出了二维正弦光栅的衍射场分布,并基于夫琅和费衍射理论,得到了拉盖尔-高斯光束通过该光栅的目标平面场分布表达式。数值模拟结果表明,当拉盖尔-高斯光束通过由两频率、周期均相等的一维光栅正交叠加生成的二维相位型正弦光栅调制后,在目标平面处产生了由相同拓扑荷涡旋光束组成的N∗N涡旋光束阵列,但不同衍射级次的涡旋光强度不等。为弥补这一缺陷,使用模拟退火算法对光栅进行优化,得到了光强不均匀度0.11‱,衍射效率81%的3∗3阵列;光强不均匀度0.03‱,衍射效率72%的4∗4阵列及光强不均匀度5%,衍射效率71%的5∗5阵列。结果表明,该方法生成涡旋光阵列具有简便性和实用性,这将为相同拓扑荷数涡旋光阵列的应用增加技术支持。
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关键词
涡旋光阵列
相位
型
正弦
光栅
模拟退火算法
优化设计
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职称材料
正弦光栅标量衍射及等效介质理论有效性分析
被引量：
3
2
作者
王卫敏
阮东升
井绪峰
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第7期187-196,共10页
利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,...
利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,正弦型光栅的衍射效率,并与傅里叶模式理论的计算结果进行比较,分析标量衍射理论和等效介质理论的有效性.结果表明:在垂直入射条件下,当光栅基质材料折射率为1.5时,标量衍射理论在光栅归一化周期大于5时,能够准确计算光栅衍射效率,误差小于3%;当基底折射率增大到3.42时,只有在光栅归一化周期大于10时,标量衍射理论才有效,误差小于5%;当正弦型光栅透射光中只有0级衍射光传播时,等效介质理论能够准确计算其透射率;随着入射角度的增大,标量衍射理论和等效介质理论的有效性都不同程度地降低.
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关键词
衍射元件
亚波长器件
傅里叶模式方法
正弦型光栅
等效介质理论
标量衍射理论
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职称材料
表面等离子激元与F-P共振耦合平衡钙钛矿太阳能电池有源层内载流子产生速率
被引量：
1
3
作者
相春平
袁占生
+1 位作者
刘璟
金玉
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第12期1749-1756,共8页
为提高有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)光吸收效率、平衡有源层中载流子产生速率,将周期性纳米光栅结构引入到PSCs器件结构中。分析了光栅周期、光栅高度和有源层厚度对表面等离子激元(SPPs)与法布里-珀罗(F-P)共振耦合模式的影响...
为提高有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)光吸收效率、平衡有源层中载流子产生速率,将周期性纳米光栅结构引入到PSCs器件结构中。分析了光栅周期、光栅高度和有源层厚度对表面等离子激元(SPPs)与法布里-珀罗(F-P)共振耦合模式的影响。通过改变光栅周期,实现了SPPs与F-P共振耦合波长范围与钙钛矿材料的弱吸收光谱区域相重合,同时光栅高度的增加可以增大耦合模式的光谱宽度。SPPs与F-P共振耦合模式实现了金属电极与电子传输层(ETL)界面处的局域电场增强。结果表明:场增强效应扩展到有源区,有效提高了PSCs有源层远入射光侧在570～800 nm波长范围内的光吸收,进而提高了有源层远入射光区域的载流子产生速率。当光栅周期为250 nm、光栅高度为50 nm、源层厚度为300 nm时,PSCs在太阳光弱吸收光谱区域内的本征吸收提高了～12%,有源层远入射光侧载流子产生速率提高了～41%。
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关键词
钙钛矿太阳能电池
表面等离子激元
正弦型光栅
共振耦合
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职称材料
题名
基于相位型正弦光栅的涡旋光阵列产生及优化
1
作者
吴雪蒙
赵冬娥
马亚云
褚文博
机构
中北大学信息与通信工程学院
中北大学电子测试技术国家重点实验室
中北大学机电工程学院
出处
《激光杂志》
北大核心
2024年第12期168-173,共6页
基金
国家自然科学基金(No.62005254)
国家自然科学基金(No.62205307)
+1 种基金
中央引导地方科技发展资金项目(No.YDZJSX20231A025)
山西省基础研究计划(自由探索类)(No.202203021212113)。
文摘
首先通过理论推导出了二维正弦光栅的衍射场分布,并基于夫琅和费衍射理论,得到了拉盖尔-高斯光束通过该光栅的目标平面场分布表达式。数值模拟结果表明,当拉盖尔-高斯光束通过由两频率、周期均相等的一维光栅正交叠加生成的二维相位型正弦光栅调制后,在目标平面处产生了由相同拓扑荷涡旋光束组成的N∗N涡旋光束阵列,但不同衍射级次的涡旋光强度不等。为弥补这一缺陷,使用模拟退火算法对光栅进行优化,得到了光强不均匀度0.11‱,衍射效率81%的3∗3阵列;光强不均匀度0.03‱,衍射效率72%的4∗4阵列及光强不均匀度5%,衍射效率71%的5∗5阵列。结果表明,该方法生成涡旋光阵列具有简便性和实用性,这将为相同拓扑荷数涡旋光阵列的应用增加技术支持。
关键词
涡旋光阵列
相位
型
正弦
光栅
模拟退火算法
优化设计
Keywords
vortex beam array
phase sinusoidal grating
simulated annealing
optimized design
分类号
O436.1 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
正弦光栅标量衍射及等效介质理论有效性分析
被引量：
3
2
作者
王卫敏
阮东升
井绪峰
机构
中国计量学院光学与电子科技学院
出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第7期187-196,共10页
基金
国家自然科学基金(Nos.61405182
61308090
+3 种基金
61308089
61440065)
2013留学人员择优资助人才项目
2015年学生开放实验项目资助~~
文摘
利用严格傅里叶模式理论研究了不同基底折射率、入射角度、归一化周期、归一化沟槽深度对正弦型光栅微结构衍射效率的影响,并分析了该光栅的衍射特性.基于标量衍射理论和等效介质理论,分别计算了光栅周期远远大于和远远小于入射波长时,正弦型光栅的衍射效率,并与傅里叶模式理论的计算结果进行比较,分析标量衍射理论和等效介质理论的有效性.结果表明:在垂直入射条件下,当光栅基质材料折射率为1.5时,标量衍射理论在光栅归一化周期大于5时,能够准确计算光栅衍射效率,误差小于3%;当基底折射率增大到3.42时,只有在光栅归一化周期大于10时,标量衍射理论才有效,误差小于5%;当正弦型光栅透射光中只有0级衍射光传播时,等效介质理论能够准确计算其透射率;随着入射角度的增大,标量衍射理论和等效介质理论的有效性都不同程度地降低.
关键词
衍射元件
亚波长器件
傅里叶模式方法
正弦型光栅
等效介质理论
标量衍射理论
Keywords
Diffraction element
Subwavelength component
Fourier modal method
Sinusoidal grating
Effective medium theory
Scalar diffraction theory
分类号
O436 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
表面等离子激元与F-P共振耦合平衡钙钛矿太阳能电池有源层内载流子产生速率
被引量：
1
3
作者
相春平
袁占生
刘璟
金玉
机构
集美大学信息工程学院
华侨大学信息科学与工程学院
出处
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第12期1749-1756,共8页
基金
福建省中青年教师教育科研项目(JAT170324)
华侨大学中青年教师科研提升资助计划(ZQN-PY508)
+1 种基金
国家自然科学基金青年基金(61404053)
华侨大学研究项目(13BS419)资助
文摘
为提高有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSCs)光吸收效率、平衡有源层中载流子产生速率,将周期性纳米光栅结构引入到PSCs器件结构中。分析了光栅周期、光栅高度和有源层厚度对表面等离子激元(SPPs)与法布里-珀罗(F-P)共振耦合模式的影响。通过改变光栅周期,实现了SPPs与F-P共振耦合波长范围与钙钛矿材料的弱吸收光谱区域相重合,同时光栅高度的增加可以增大耦合模式的光谱宽度。SPPs与F-P共振耦合模式实现了金属电极与电子传输层(ETL)界面处的局域电场增强。结果表明:场增强效应扩展到有源区,有效提高了PSCs有源层远入射光侧在570～800 nm波长范围内的光吸收,进而提高了有源层远入射光区域的载流子产生速率。当光栅周期为250 nm、光栅高度为50 nm、源层厚度为300 nm时,PSCs在太阳光弱吸收光谱区域内的本征吸收提高了～12%,有源层远入射光侧载流子产生速率提高了～41%。
关键词
钙钛矿太阳能电池
表面等离子激元
正弦型光栅
共振耦合
Keywords
perovskite solar cells
surface plasmon polaritons
sinusoidal gratings
rsonance coupling
分类号
O436.2 [机械工程—光学工程]
O473 [理学—半导体物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于相位型正弦光栅的涡旋光阵列产生及优化
吴雪蒙
赵冬娥
马亚云
褚文博
《激光杂志》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
正弦光栅标量衍射及等效介质理论有效性分析
王卫敏
阮东升
井绪峰
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
表面等离子激元与F-P共振耦合平衡钙钛矿太阳能电池有源层内载流子产生速率
相春平
袁占生
刘璟
金玉
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
1
在线阅读
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职称材料
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