• norsk
    • English
  • English 
    • norsk
    • English
  • Login
View Item 
  •   Home
  • Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
  • Faculty of Science and Technology (RealTek)
  • Master's theses (RealTek)
  • View Item
  •   Home
  • Norges miljø- og biovitenskapelige universitet
  • Faculty of Science and Technology (RealTek)
  • Master's theses (RealTek)
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Whispering gallery resonances in dielectric disk

Torgersen, Frida Helen Maria
Master thesis
Thumbnail
View/Open
Master_thesis_TorgersenFrida_2016.pdf (4.306Mb)
URI
http://hdl.handle.net/11250/2403068
Date
2016-08-31
Metadata
Show full item record
Collections
  • Master's theses (RealTek) [1889]
Abstract
Dielectric nanostructures, such as spherical nanoimprints, have emerged as a promising

alternative for efficiency enhancement by light-trapping in thin solar cells. Some of the

effectivity increase can be explained by resonant modes called Whispering gallery modes.

The rationale of this increase is not fully understood and the hypothesis is that nanostructure

parameters and coupled modes can be directly related to the absorption resonance. In order to

study Whispering gallery modes and coupled modes in nanostructures in addition to the

parameters of the nanostructures, a numerical algorithm was developed. The numerical

algorithm was based on the Lippmann-Schwinger equation for the scattering of a twodimensional

plane wave at multiple coupled disk arrays. The aim of this thesis was to verify

the numerical algorithm using two analytical solutions, namely the scattering of a plane wave

at a single disk and the scattering of a spherical wave at a single disk. All three solutions were

solved for a simple and comparable problem, i.e. scattering at a single disk. The comparison

between the analytical plane wave scattering solution and the numerical solution based on the

Lippmann-Schwinger equation showed agreement. The appearance and type of resonance

found in the numerical solution was highly dependent on the grid ressolution. Based on results

of this thesis it is obvious that the numerical solution based on the Lippmann-Schwinger

equation is a stable program converging to the exact result, when the grid resolution is

increased. We further expected to find the resonance wavenumbers that were detected in the

analytical plane wave scattering program, by considering the S-matrix of the analytical

spherical wave scattering. However, a comparison between these solutions revealed no

similarities. In order to study the analytical solution for the spherical wave in this thesis we

considered only the real part of the S-matrix. An analysis of the real and imaginary part of the

S-matrix seems to be required to study the resonances in the analytical spherical wave

scattering.
 
Nanostrukturer med dielektriske egenskaper, slik som sfæriske nanoavtrykk, har vist seg som

et lovende alternativ for effektivisering av lys-fangst i tynne solceller. Noe av den økte

effektiviteten kan forklares med resonanser kalt Whispering gallery moder. Begrunnelsen for

denne økningen er ikke fullt forstått, og hypotesen er at nanostrukturens parametere og

koblede moder kan være direkte relatert til absorpsjon. En numerisk algoritme basert på

Lippmann-Schwinger ligningen for spredning av en to-dimensjonal planbølge på flere

koblede disksett, ble utviklet for å studere Whispering gallery moder og koblede moder i

nanostrukturer samt parameterne av nanostrukturene. Målet for denne oppgaven var å

verifisere den numeriske algoritmen ved hjelp av to analytiske løsninger, nemlig spredningen

av en planbølge på en enkel disk og spredningen av en sfærisk bølge på en enkel disk. Alle tre

program ble løst for et enkelt og sammenlignbart problem, dvs. spredning ved en enkelt disk.

En sammenligning mellom den analytiske planbølge løsningen og den numeriske løsningen

basert på Lippmann-Schwinger ligningen viste Whispering gallery resonanser på omtrent

samme bølgenummer. Plasseringen av bølgenummer og type resonans som oppstår med den

numeriske løsningen er sterkt avhengig av gitter oppløsningen. Basert på resultatene i denne

oppgaven er det åpenbart at den numeriske løsningen basert på Lippmann-Schwinger

ligningen er et stabil program som konvergerer til det nøyaktige resultatet, når gitteret

oppløsningen økes. Det var også ventet noen likheter mellom den analytiske

planbølgeløsningen og den analytiske sfæriske bølgeløsningen. En sammenligning mellom

disse løsningene viste ingen likheter. For å studere den analytiske løsningen for den sfæriske

bølgen i denne avhandling er det bare sett på den reelle delen av S-matrisen. En analyse av

den reelle og imaginære delen av S-matrisen er nødvendig for å studere resonanser i den

analytiske sfæriske bølgeløsningen.
 
Publisher
Norwegian University of Life Sciences, Ås

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit
 

 

Browse

ArchiveCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournalsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsDocument TypesJournals

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics

Contact Us | Send Feedback

Privacy policy
DSpace software copyright © 2002-2019  DuraSpace

Service from  Unit