色散媒质频空电磁特性快速算法研究

基本信息
批准号:61701001
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:28.00
负责人:吴博
学科分类:
依托单位:安徽大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴先良,牛凯坤,许杰,谢国大,徐珂,汪玉龙,朱东
关键词:
太阳能时域有限差分压缩感知
结项摘要

In engineering application, the research on electromagnetic characteristics of complicated structures are one of the current research hotspots. With the increase of the incident wave frequency, the dispersion of the media becomes more and more obvious, and the fast algorithm for simulating the dispersive medium in a wide angle and wide band domain is relatively insufficient. Therefore, the project is mainly focused on the following three aspects:.1. For problem of wide angle, a new excitation source including rich information of the incident angle will be constructed by introducing compressive sensing (CS) into FDFD. A new model constructed, which is an efficient analysis of dispersive media in wide angle domain, leads to that the wide angle problems can be solved faster. .2. For problem of wide band, An fast algorithm for analysis of electromagnetic characteristics in spatial and frequency domains will be constructed with application of asymptotic wave formulation (AWE) and complex frequency hopping technology. The algorithm will be fast and efficient for simulation of the dispersive medium in spatial and frequency domains..3. Combining the above two kinds of model, the fast algorithm will be applied to analysis of electromagnetic characteristics on typical structures of solar cell and so on. The key parameters of the model will be tested and optimized..By the research, theory of the fast algorithm will be constructed for problems of wide angle and wide band. The project will provide theoretical and technical support for experimental analysis and design of solar cell.

在实际工程应用中,复杂结构的电磁特性研究是目前研究的热点之一,随着入射波频率的不断升高,媒质的色散性表现的愈加明显,而针对色散媒质电磁目标宽角度、宽频带电磁特性仿真的快速算法相对不足。基于此,本项目拟开展以下三个方面的研究:.1、针对宽角度激励问题,基于FDFD通过引入压缩感知(CS)理论构造一种富含空间角度信息的新型激励源,建立一种高效分析色散媒质宽角度电磁特性的新求解模型;.2、针对宽频响应分析,基于FDFD推导渐近波形估计(AWE)技术,结合复频跳跃技术,构建色散媒质频空电磁特性研究的快速算法,可同时实现对色散媒质电磁目标频空问题的快速处理;.3、将上述两类模型有效结合并应用于太阳能电池板等问题的电磁仿真分析中,对模型的关键性参数进行测试与优化。.通过该项目的研究,最终将为色散媒质电磁目标宽角度、宽频带问题提供新的高效解决方案,并为太阳能电池板的实验分析和设计构造提供理论和技术指导。

项目摘要

项目深入研究了FDFD理论、压缩感知理论和渐近波形估计技术,借助于FDFD方法求解麦克斯韦方程和半导体方程,探讨了小周期有机太阳能电池结构的光学和电学性质,通过引入一种小周期短节距金属光栅,利用表面等离子激元增强电池活性层的光吸收;研究了等离子体增强钙钛矿太阳能电池的光-电-热耦合优化,通过优化银纳米粒子的几何参数有效缓解了欧姆损耗引起的局部温度升高对电池光电性能的影响。在以下方面有所延伸,通过仿真一种新颖的含亚波长周期裂缝的增益/金属/增益纳米阵列结构,研究了增益媒质和异常光传输现象间的耦合机制;建立了三维人工各向异性混合显隐式FDTD方法、适用于多尺度问题仿真的FDTD方法以及一种可有效降低全局色散误差的改进型高阶FDTD方法;研究了黄金角螺旋准晶中的线性和非线性自旋轨道耦合;利用电动力学的流体力学模型在时域研究了SRR二阶非线性光整流产生太赫兹的现象;设计了一种在近红外波长区域工作的倒梯形双层金属光栅结构的偏振分束器;设计了一款基于双层金属纳米线栅的宽频带偏振器。通过该项目的研究,将为太阳能电池板的仿真分析和设计构造提供一定的理论和技术指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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