(44-3) 05 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Дифракция в решёточных оптических фильтрах с угловым селективным светопропусканием
Р.С. Закируллин 1

1 Оренбургский государственный университет,

460018, Россия, Оренбургская область, г. Оренбург, проспект Победы, д. 13

 PDF, 979 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-654

Страницы: 343-351.

Аннотация:
Исследовано влияние дифракции на коэффициент направленного светопропускания решёточных оптических фильтров, предназначенных для смарт-окон. Фильтр имеет угловое селективное светопропускание за счёт двух тонкоплёночных решёток, образованных «непропускающими» (поглощающими, отражающими или рассеивающими) параллельными полосами на поверхностях окна с одинарным или двойным остеклением. Приведены методы расчёта оптимального угла наклона двух решёток фильтра, их взаимного расположения на разных поверхностях окна и ширин полос обеих решёток для минимизации светопропускания в конкретную дату и время суток при заданных значениях широты и долготы здания, азимута ориентации окна. Разработан метод расчёта дифракции на входной и выходной решётках фильтра при сложной траектории движения Солнца относительно окна и соответствующем изменении угла падения солнечных лучей на решётки. Для оценки уменьшения коэффициента светопропускания фильтра из-за влияния дифракции в расчётную формулу введён дополнительный сомножитель. Проведены расчёты геометрических параметров фильтров и дифракции. Значения дифракционного сомножителя составляют 0,9999992 и 0,9999998 для окон с одинарным или двойным остеклением соответственно, т. е. влиянием дифракции на светопропускание решёточного фильтра можно пренебречь.

Ключевые слова:
дифракция, дифрагированный свет, решётка, фильтры, тонкие плёнки, решёточный оптический фильтр, угловое селективное светопропускание, коэффициент направленного светопропускания.

Цитирование:
Закируллин, Р.С. Дифракция в решёточных оптических фильтрах с угловым селективным светопропусканием / Р.С. Закируллин // Компьютерная оптика. – 2020. – Т. 44, № 3. – С. 343-351. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-654.

Литература:
  1. Lemarchand, F. Increasing the angular tolerance of resonant grating filters with doubly periodic structures / F. Lemarchand, A. Sentenac, H. Giovannini // Optics Letters. – 1998. – Vol. 23. – Р. 1149-1151. – DOI: 10.1364/OL.23.001149.
  2. Sentenac, A. Angular tolerant resonant grating filters under oblique incidence / A. Sentenac, A.-L. Fehrembach // Journal of the Optical Society of America A. – 2005. – Vol. 22. – Р. 475-480. – DOI: 10.1364/JOSAA.22.000475.
  3. Chen, C.-H. Wide-field-of-view GaAs/AlxOy one-dimen­sional photonic crystal filter / C.-H. Chen, K. Tetz, W. Nakagawa, Y. Fainman // Applied Optics. – 2005. – Vol. 44. – Р. 1503-1511. – DOI: 10.1364/AO.44.001503.
  4. Yang, F. Integrated 2D photonic crystal stack filter fabricated using nanoreplica molding / F. Yang, G. Yen, B.T. Cunningham // Optics Express. – 2010. – Vol. 18. – Р. 11846-11858. – DOI: 10.1364/OE.18.011846.
  5. Di Falco, A. Optical metasurfaces with robust angular response on flexible substrates / A. Di Falco, Y. Zhao, A. Alu // Applied Physics Letters. – 2011. – Vol. 99. – 163110. – DOI: 10.1063/1.3655332.
  6. Стафеев, С.С. Бинарные дифракционные решётки для управления поляризацией и фокусировкой лазерного света [обзор] / С.С. Стафеев, А.Г. Налимов, Л. О'Фао­лейн, М.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2017. – Т. 41, № 3. – С. 299-314. – DOI: 10.18287/2412-6179-2017-41-3-299-314.
  7. Кадомина, Е.А. Резонансные фотонно-кристаллические структуры с дифракционной решёткой для измерения показателя преломления среды / Е.А. Кадомина, Е.А. Безус, Л.Л. Досколович // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 2. – С. 164-172. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-2-164-172.
  8. Лушников, Д.С. Расчёт и исследование угловой и спектральной селективностей для полнопараллаксных голограммных стереограмм / Д.С. Лушников, А.Ю. Жердев, В.В. Маркин, С.Б. Одиноков, А.В. Смирнов // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 6. – С. 802-809. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-6-802-809.
  9. Chen, L. Polarization and angular dependent transmissions on transferred nanomembrane Fano filters / L. Chen, Z. Qiang, H. Yang, H. Pang, Z. Ma, W. Zhou // Optics Express. – 2009. – Vol. 17. – Р. 8396-8406. – DOI: 10.1364/OE.17.008396.
  10. Yang, F. Optical characterization of liquid crystals by means of half-leaky guided modes / F. Yang, J.R. Sambles // Journal of the Optical Society of America B. – 1993. – Vol. 10. – P. 858-866. – DOI: 10.1364/JOSAB.10.000858.
  11. Jahan, F. Investigation of angular selective optical properties of silver/titanium oxide cermet thin films / F. Jahan, G.B. Smith // Thin Solid Films. – 1998. – Vol. 333. – Р. 185-190. – DOI: 10.1016/S0040-6090(98)00844-X.
  12. Palmer, S. Angular selective optical properties of thin films: Measurement of polar and azimuthal transmittance / S. Palmer, G.W. Mbise, G.A. Niklasson, C.G. Granqvist // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 1996. – Vol. 44. – P. 397-403. – DOI: 10.1016/S0927-0248(95)00176-X.
  13. Дюрелли, А. Анализ деформаций с использованием муара / А. Дюрелли, В. Паркс; пер. с англ. – М.: Мир, 1974. – 359 с.
  14. Ландсберг, Г.С. Элементарный учебник физики. Т. 3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика / Г.С. Ландсберг. – 13-е изд. – М.: Физматлит, 2003. – 656 с.
  15. Закируллин, Р.С. Оптический фильтр с угловой селективностью светопропускания / Р.С. Закируллин // Оптический журнал. – 2013. – Т. 80, Вып. 8. – С. 16-24.
  16. Zakirullin, R.S. Creating optical filters with angular-selective light transmission / R.S. Zakirullin // Applied Optics. – 2015. – Vol. 54, Issue 21. – P. 6416-6419. – DOI: 10.1364/AO.54.006416.
  17. Zakirullin, R.S. Optimized angular selective filtering of direct solar radiation / R.S. Zakirullin // Journal of the Optical Society of America A. – 2018. – Vol. 35, Issue 9. – P. 1592-1598. – DOI: 10.1364/JOSAA.35.001592.
  18. Zakirullin, R.S. Optical filter for smart windows with angle-selective light transmission / R.S. Zakirullin // Journal of Optical Technology. – 2019. – Vol. 86, Issue 5. – P. 278-283. – DOI: 10.1364/JOT.86.000278.
  19. Zakirullin, R.S. A smart window for angular selective filtering of direct solar radiation / R.S. Zakirullin // Journal of Solar Energy Engineering, Transactions of the ASME. – 2019. – Vol. 142, Issue 1. – 011001. – DOI: 10.1115/1.4044059.
  20. Стюард, И.Г. Введение в фурье-оптику: Пер. с англ. / И.Г. Стюард. – 13-е изд. – М.: Мир, 1985. – 182 с.
  21. Сивухин, Д.В. Общий курс физики. Т. 4. Оптика / Д.В. Сивухин. – М.: Наука, 1980. – 752 с.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20