Expanding the scope of nonparaxial scalar diffraction theory

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.