Mikrostrukturen zur Steuerung von Tageslichtströmen

Wichtig für den Umgang mit periodischen Mikrostrukturen, deren Funktionsprinzip die Totalreflexion darstellt, ist sowohl das Verständnis der elementaren physikalischen Zusammenhänge in Beugungsgittern, insbesondere Phasengittern, als auch die Kenntnis der Beziehungen zwischen evaneszentem Feld, Totalreflexion und Goos-Hänchen-Verschiebung. Neben der Herstellung und experimentellen optischen Charakterisierung der Mikrostrukturen ist ein Schwerpunkt die Computer-Simulation solcher Systeme. Makroskopische lichtlenkende Strukturen können durch Strahlverfolgung beschrieben werden. Bei immer kleiner werdender Strukturperiode müssen aber wellenoptische Methoden zur Simulation herangezogen werden: Rigorose Beugungstheorie (engl.: Rigorous Coupled Wave Analysis, kurz RCWA) und die sogenannte „Integralmethode“ werden deshalb neben der Strahlverfolgungs-Methode vorgestellt. Entwicklung, Herstellung und optische Charakterisierung von Sonnenschutz-Mikrostrukturen sind ein zentraler Inhalt der Arbeit. Zu unterscheiden sind dabei Strukturen, die mit hochpräzisen mikrozerspanenden Verfahren hergestellt werden und solche, die interferenzlithographisch generiert werden. Während es im ersten Falle mehr um Fragen der optischen Güte und die Analyse der Abweichungen vom Idealverhalten geht, beschäftigt sich ein Kapitel schwerpunktmäßig mit der interferenzlithographischen Herstellung eines speziellen mikrostrukturierten Sonnenschutzsystems. Schließlich wird auf die Frage eingegangen, warum zwei mikrostrukturierte Sonnenschutz-Systeme, die strahlenoptisch für senkrechten Einfall identische Transmissionswerte von 0 aufweisen, mit zunehmendem Miniaturisierungsgrad in ihrem optischen Verhalten immer stärker voneinander abweichen. Der Goos-Hänchen-Verschiebung kommt dabei eine zentrale Rolle bei der Erklärung zu, warum die Störung der Totalreflexion in der unmittelbaren Umgebung konvexer Profildiskontinuitäten signifikant höher ist, als dies bei konkav geknickten Grenzflächen der Fall ist.

Author dc:creator

• Bühler, Hans Christopher

Contributors dc:contributor

• Luther, Joachim

• Goos-Hänchen-Verschiebung
• dielektrisch
• Gitter
• Interferenzlithographie
• PVD
• lithography
• sun protection system
• daylighting
• CPC

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