微納光子結(jié)構(gòu)是指內(nèi)部微觀周期在微納尺寸,能夠?qū)獾漠a(chǎn)生、傳輸、調(diào)控、傳感和探測具有特定作用的結(jié)構(gòu)。由于具有新穎的結(jié)構(gòu)特征和光學(xué)性能,隨著光子學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)及微加工技術(shù)的快速發(fā)展,微納光子結(jié)構(gòu)的制備及其性質(zhì)研究成為光學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本論文圍繞微納光子結(jié)構(gòu)的制備和應(yīng)用展開研究,利用激光全息非對稱多光束干涉,獲得了形貌各異、尺寸可控、不同介質(zhì)的二維周期結(jié)構(gòu);利用金屬濺射沉積和高溫?zé)崽幚砑夹g(shù),制作了不同粒徑分布、結(jié)構(gòu)單元和光譜響應(yīng)特征的Au納米顆粒;通過在Au納米顆粒表面涂覆染料摻雜的聚合物膜層,獲得了光泵浦下的激射現(xiàn)象。論文內(nèi)容主要包括下述四個方面:一、基于多光束干涉理論,定性和定量的分析了光束偏振、光強(qiáng)對干涉的影響。偏振的變化改變了光波電場振幅矢量,從而改變了空間光場強(qiáng)度分布。光強(qiáng)的變化直接影響空間干涉場強(qiáng)度的分布,增大光束光強(qiáng)會提高干涉結(jié)構(gòu)介質(zhì)的占空比。實(shí)驗(yàn)研究中可以通過調(diào)節(jié)光束功率和曝光時間來控制光強(qiáng)大小,從而獲得不同介質(zhì)填充比的光子結(jié)構(gòu)。二、從理論和實(shí)驗(yàn)上研究了非對稱光束干涉技術(shù)制備二維微納光子結(jié)構(gòu),分析了光束構(gòu)型和偏振組合對結(jié)構(gòu)形貌的影響。利用非對稱4束光和5束光在... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

光子禁帶示意圖

青島科技大學(xué)研究生學(xué)位論文據(jù)光子晶體在不同維度上介質(zhì)折射率的變化情況，可分為一維、二維、晶體，如圖 1-2 所示。介質(zhì)折射率只在一個維度上變化，稱為一維光子光柵結(jié)構(gòu)；介質(zhì)折射率在兩個維度上呈周期性變化，稱為二維光子晶體點(diǎn)陣、二維柱狀結(jié)構(gòu)；介質(zhì)折射率在空間三個維度上都呈周期性變化，光子晶體，其光子帶隙不僅局限于一個或兩個方向，而是在三個方向上率截止帶，如三維面心立方結(jié)構(gòu)、三維木堆積結(jié)構(gòu)等。光子晶體結(jié)構(gòu)單排布決定了它的對稱性，比如三維光子晶體中的簡單立方（SC）、體心CC）和面心立方（FCC）等布拉維格點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)單元或是單個小球合或是單根柱子、柱子組合。由基本的布拉維格點(diǎn)組合排布會形成更復(fù)，且具有不同結(jié)構(gòu)的光子晶體將會展現(xiàn)出不同的光子特征，比如兩套面點(diǎn)按照某一特定的方向排布獲得金剛石結(jié)構(gòu)，更有利于實(shí)現(xiàn)完全光子帶

天然光子晶體結(jié)構(gòu)。（a）蛋白石結(jié)構(gòu)；（b）孔雀羽毛，右上角插圖為內(nèi)部 SEM 圖-3 Natural photonic crystal structures. (a) opal, (b) peacock feathers while the right-top insis SEM image.然的光子晶體多分布于生物體的外殼結(jié)構(gòu)中，有些起到保護(hù)色的作用。對光子晶體的研究和探索，發(fā)現(xiàn)天然的光子晶體折射率對比度較低、周為單一，無法滿足實(shí)際的應(yīng)用，因此人工制備光子晶體及其應(yīng)用研究成工作者青睞的方向。1990 年，K. M. Ho[6]等人通過理論計算研究了三維結(jié)構(gòu)光子晶體的色散情況，指出該類三維結(jié)構(gòu)有望獲得完全光子帶隙。91 年 E. Yablonovitch[7]采用打孔法制作了第一塊三維光子晶體結(jié)構(gòu)，并獲光子帶隙，隨著而來的對光子晶體制備及其應(yīng)用的研究也在不斷擴(kuò)展。本課題組制作的二維復(fù)式結(jié)構(gòu)光子晶體，周期尺寸在幾百納米。(a) (b)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]計算機(jī)模擬光強(qiáng)與偏振非均勻性對全息干涉結(jié)構(gòu)的影響[J]. 呂浩,王守智,王霞.  中國激光. 2014(10)
[2]孔雀羽毛不同色區(qū)的色彩分析[J]. 張清悅,呂浩,趙秋玲,王霞.  光譜學(xué)與光譜分析. 2013(03)
[3]激光全息干涉格點(diǎn)的數(shù)值模擬[J]. 呂浩,王自霞,馬靜,趙秋玲,王霞.  青島科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(02)
[4]光子學(xué)視角分析自然界中的生物結(jié)構(gòu)色彩美[J]. 王霞,王自霞,呂浩,關(guān)立強(qiáng),趙秋玲.  科學(xué)通報. 2010(12)
[5]二維復(fù)式晶格完全帶隙光子晶體缺陷頻率的分析[J]. 年秀芝,陳鶴鳴.  光學(xué)與光電技術(shù). 2009(04)
[6]二維棋盤格子復(fù)式晶格的完全光子帶隙研究[J]. 汪靜麗,陳鶴鳴.  物理學(xué)報. 2007(02)
[7]大小周期正方格子復(fù)合結(jié)構(gòu)的光子帶隙特性[J]. 曾雋,潘杰勇,董建文,汪河洲.  物理學(xué)報. 2006(06)
[8]一類粗銳復(fù)合結(jié)構(gòu)光子晶體的完全帶隙研究[J]. 潘杰勇,梁冠全,毛衛(wèi)東,汪河洲.  物理學(xué)報. 2006(02)

碩士論文
[1]基于CHP-C感光材料全息制備微納光子結(jié)構(gòu)研究[D]. 初春曉.青島科技大學(xué) 2017
[2]微納手性結(jié)構(gòu)的全息制備模擬及光傳輸特性研究[D]. 宋學(xué)兵.青島科技大學(xué) 2016
[3]計算機(jī)模擬光束參數(shù)對干涉法制備光學(xué)微結(jié)構(gòu)的影響[D]. 王守智.青島科技大學(xué) 2014
[4]光學(xué)波段光子晶體及低閾值激射研究[D]. 呂浩.青島科技大學(xué) 2012



本文編號：3133740