Expanding the scope of nonparaxial scalar diffraction theory
Paraksiyal olmayan skalar kırılma teorisinin kapsamının genişletilmesi
- Tez No: 623394
- Danışmanlar: PROF. DR. RAŞİT TURAN, PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Işığın pürüzlü yapılardan saçılmasının modellenmesi ince film güneş gözelerinin ışık hapsetme performansının değerlendirilmesi açısından önemlidir. Bu bağlamda Harvey-Shack skalar saçılım teorisi güneş enerjisi araştırmalarında sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Işığın pürüzlü yüzeyden yansırken veya geçerken kazandığı optik fazın Fourier dönüşümü kullanılarak, Rayleigh-Sommerfeld kırılma integralinin örneğin bulunduğu açıklık çevresindeki bir yarımküre üzerinde gözlemlenmesi sayesinde ışığın açısal yoğunluk dağılımının hesaplanmasında kullanılır. Bu çalışmada, Harvey-Shack skalar saçılım teorisinin çeşitli türleri açısal dağılım hesaplamasına uygulanmış, ve bu sonuçlar özel üretilen yüksek açısal çözünürlüklü saçılım düzeneği ile yapılan ölçümlerle karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar genel olarak yöntemin kayda değer niceliksel öngörüler verdiğini doğrulamaktadır. Öte yandan, ölçümler ile aradaki bazı farklılıklar, optik faz kazanımının, yanal boyutları dalgaboyu seviyesinde olan yüksek pürüzlü yüzeylerden geçerken, efektif ortam etkilerini içerecek bir düzeltme katsayısından faydalanabileceğini önermektedir. Ayrıca, yüzey topografisi üzerindeki ikincil etkileşimlerin saçılan gücü kısmen farklı doğrultulara dağıtarak açısal ışık yoğunluğu dağılımını değiştiren bir mekanizma olduğu gösterilmiştir.Bu iki mekanizma, genelleştirilmiş paraksiyal olmayan Harvey-Shack teorisinin uzak-alandaki temel kısıtlamaları olarak ortaya çıkmaktadır. Optik kırılma indisi daha yüksek bir malzemeye doğru saçılıma uyarlandığında, bu model belli bir kutupsal açı bölgesine hiç saçılma olmadığını öngörmektedir. Bu öngörü, rastgele pürüzlü yapılarının genel olarak ışık hapsetme performansları bir sınırına işaret etmektedir. Öte yandan, Rayleigh-Sommerfeld kırılma integralinin yakın-alan ve açıklık-yakınında önem kazanan terimleri, genelleştirilmiş Harvey-Shack sayısal hesap algoritmasına yapılan bir değişiklikle incelenmiştir. Skalar doğasının getirdiği sınırlamalar dahilinde, önerilen bu yeni yöntem ince film güneş gözelerinin ve başka birçok yakın-alan kırılma probleminin modellemesinde kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
The modelling of light scattering from rough textured surfaces is important to assess the light trapping performances of thin film solar cells. In this regard, Harvey-Shack scalar scattering theory is a method of choice established in the solar cell community. It can be used to calculate the angular intensity distribution both in reflection and in transmission, by using the Fourier transform of the optical phase light accumulates while traversing the rough surface texture to evaluate a far-field approximation of the Rayleigh-Sommerfeld scalar diffraction integral, observed on a hemisphere centered around the sample aperture. In this work, different versions of the Harvey-Shack scalar scattering theory are implemented, and their results are compared to actual angular intensity measurements, using a purpose-built high-resolution goniometric instrument. These comparisons generally show remarkable quantitave predictions, which validate the overall approach. However, differences with the measurements suggest that the optical phase accumulation could benefit from an additional correction factor for rough surfaces containing lateral feature sizes on the order of the wavelength, which can be attributed to effective medium effects. Moreover, secondary interactions within the surface topography are shown to be a mechanism that partly redistributes scattered power, affecting angular intensity distribution results. These mechanisms emerge as the two main limitations of the generalized nonparaxial Harvey-Shack theory in the far-field. When applied to the scattering into an optically denser medium, this model predicts polar angle regions where no scattering should accur, regardless of the angle of incidence or the roughness of the texture. This prediction points at a limitation of light trapping using rough textured interfaces. Furthermore, the near-aperture and near-field terms of the Rayleigh-Sommerfeld scalar diffraction integral were investigated using a modification to the generalized Harvey-Shack theory computational algorithm. Within the restrictions of its scalar nature, this novel method can be an important tool for the characterization of near-field diffraction for thin film solar cells and many other problems.
Benzer Tezler
- Okul öncesi eğitimin yaygınlaştırılması kapsamında 'Anaokulum Bahçemde' proje uygulamasının incelenmesi
An examination of the 'anaokulum bahçemde (Kindergarten in My Garden)' project implementation within the scope of expanding preschool education
SEDA CEYRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Eğitim ve ÖğretimGaziantep ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HABİB ÖZKAN
- Beyond the product: Expanding orders of design and its implications for industrial design education in Turkey
Ürünün ötesinde: Tasarımın genişleyen kapsamı ve Türkiye'deki endüstriyel tasarım eğitimindeki yansımaları
SEDA DUMAN
Doktora
İngilizce
2021
Endüstri Ürünleri Tasarımıİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM TİMUR ÖĞÜT
- Reviewing the changes of architectural sensibilities within the scope of Pritzker architecture prize
Değişen mimari duyarlılıkların Pritzker mimarlık ödülü kapsamında incelenmesi
DİDEM SAVAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
MimarlıkTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYYİBE NUR ÇAĞLAR
- Endüstri mirası kapsamındaki kalıntı mekânların değerlendirilmesi, Adapazarı donatım park örneği
Evaluation of residual spaces within the scope of industrial heritage, the case of Adapazari donatim park
MELİKE NUR SARAYLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
MimarlıkSakarya ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL HAKKI DEMİR
- Sürdürülebilir kampüs tasarımı kapsamında enerji etkin yaklaşımlar: Dokuz Eylül Üniversitesi örneğinin incelenmesi
Energy-efficient approaches within the scope of sustainable campus design: A case study of Dokuz Eylül University
MUHAMMED BUĞRA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Şehircilik ve Bölge PlanlamaDokuz Eylül ÜniversitesiŞehircilik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİBEL ECEMİŞ KILIÇ