设计了一种涂覆六边形氮化硼材料的多凹槽型中红外线吸收器。这是一种光栅型吸收器,单元结构中包括多个在电介质中挖出的空气凹槽。凹槽的侧面和底部均匀涂覆了六边形氮化硼材料,并且凹槽的深度是线性渐变的。该吸收器的吸收特性是由表面等离子共振效应和电介质腔共振效应共同作用引起的。采用有限元算法研究了结构参数、工作波长及入射角度对吸收器吸收性能的影响。结果表明:在优化的结构参数条件下,吸收器的吸收率在5.5~15 μm的波长范围和在0°~75°的入射角范围内可以达到90％。

超宽带吸收是电磁吸收器追求的一个重要目标。本文设计了一种基于氮化钛和二氧化钛两种耐火材料的槽深渐变的光栅型光吸收器,采用有限元法分析了单元结构的周期、凹槽深度、凹槽宽度、涂层厚度和凹槽个数对吸收曲线的影响,并确定了各个结构参数的最优值。该吸收器利用电介质腔共振效应和表面等离子体共振效应对入射电磁波进行吸收。结果表明:在优化结构参数条件下,在500～2 000 nm波段范围内和0～80°入射角范围内,该吸收器的平均吸收率可达到90％以上,并且对入射角表现出不敏感性,实现了对可见光至近红外线波段电磁波的超宽带吸收。通过比较发现,凹槽顶部和底部采用半圆柱形结构时,吸收效果更优。由于构成该吸收器的材料为耐火材料,因此这种吸收器可以在高温环境下工作。该设计在光伏发电等领域有潜在的应用价值。

设计了一种基于耐火材料氮化钛(TiN)和二氧化钛(TiO2)的光栅型超宽带太阳能吸收器,采用有限元方法研究了其吸收特性,并分析了其结构参数、工作波长和入射角度对吸收性能的影响。结果表明:通过调整结构参数,可以有效地控制其吸收特性。当波长为500~2000 nm,入射角度为0°~75°时,吸收效率可以达到80%以上,所设计的吸收器表现出了超宽带吸收的特性。单元结构的顶层采用半球形结构,可以提高吸收器的平均吸收率。所设计的吸收器在热光伏等方面有潜在的应用前景。

设计了一种基于六方氮化硼材料的中红外线吸收器。该吸收器是由截断的金字塔型单元结构构成的一维光栅,其吸收机制是磁激元共振效应和法布里-珀罗谐振腔共振效应。运用有限元算法分析该吸收器的结构参数、工作波长及入射角度对其吸收性能的影响。结果表明:在优化的结构参数条件下,在入射波长为5.6~14.5 μm,入射角度为0°~75°范围内,该吸收器的吸收率可以达到80%以上。所设计的吸收器有望应用于中红外波段的传感和隐身等领域。

本文设计了一种由磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)和锑化铟(InSb)三种半导体材料以及电介质材料堆叠而成的锥形光栅等离子体超宽带红外线吸收器,利用表面等离子体共振效应对入射电磁波实现吸收。我们采用频域有限差分法(FDFD)对此吸收器性能进行探究,在经过大量计算后得到了最优化结构参数,在入射角范围0～80°和入射波长为28～60 μm红外波长范围内实现了92％以上的高效吸收。此外,我们还研究了各结构参数对吸收效果的影响,结果表明:复合层数以及半导体材料的厚度对吸收率的影响相对较大,而复合层宽度、电介质材料厚度对吸收率的影响较小。本文所设计的吸收器有望在红外探测、光谱学等方面得到应用。

设计了一种由磷化铟（InP）、砷化铟（InAs）和锑化铟（InSb）3种半导体材料复合而成的槽深线性渐变的光栅型超宽带远红外线吸收器。其吸收机理是表面等离子共振效应和电介质腔共振效应。利用频域有限差分法（Finite-Difference Frequency-Domain，FDFD）计算的结果表明，凹槽个数的改变对吸收率的影响相对较大，而凹槽深度、凹槽宽度、涂层厚度和光栅周期的变化对吸收率的影响相对较小。在采用优化的结构参数条件下，以及入射角为0~80°和入射波长为28~75 m的范围内，此吸收器的平均吸收率可达到92%以上。本文所设计的吸收器有望在远红外探测等方面得到应用。