光子晶體是一種新型光學(xué)材料,其特點(diǎn)在于材料折射率呈周期性分布,可以像半導(dǎo)體材料操控電子運(yùn)動(dòng)一樣操控光子運(yùn)動(dòng),給未來(lái)的全光信息系統(tǒng)提供了非常光明的前景。因此對(duì)光子晶體微結(jié)構(gòu)制備技術(shù)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。傳統(tǒng)的光子晶體制備技術(shù)如精密機(jī)械加工法、逐層疊加法、微型球結(jié)構(gòu)自組裝法、激光直寫法等都存在著各自的局限性:實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、實(shí)驗(yàn)條件苛刻、對(duì)實(shí)驗(yàn)材料要求高、制備的光子晶體結(jié)構(gòu)單一、制備效率低下、不能大規(guī)模生產(chǎn)等等。因而研究一種成本更加低廉、工藝更加簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率更高的制備光子晶體的方法,對(duì)研究光子晶體微結(jié)構(gòu)具有重要意義。因此,用光誘導(dǎo)法制備光子晶體微結(jié)構(gòu)作為一種新興方法近年來(lái)在學(xué)術(shù)界越來(lái)越得到重視。光誘導(dǎo)法主要利用光折變材料的光致折射率變化特性,將人工設(shè)計(jì)的光子晶體圖案照射到光折變材料上,經(jīng)過(guò)一系列的物理過(guò)程,光折變材料中會(huì)形成與所設(shè)計(jì)的光子晶體圖案相對(duì)應(yīng)的光子晶體微結(jié)構(gòu)。且像摻鐵鈮酸鋰晶體這類材料,還具有可擦寫的優(yōu)良品質(zhì),材料可以反復(fù)使用,節(jié)省成本。因此使用光誘導(dǎo)法制備光子晶體微結(jié)構(gòu)相對(duì)于傳統(tǒng)制備技術(shù)而言具有成本低廉,實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)易,靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。然而目前采用光誘導(dǎo)法制備三維光子晶體/準(zhǔn)晶的方法主要是通過(guò)空間光調(diào)制器產(chǎn)生多光束干涉,實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴且制備的三維光子晶體面積受限于有限的空間光調(diào)制器反射面的面積,難以大規(guī)模應(yīng)用。光波導(dǎo)是一種導(dǎo)光器件,其作用是將光限制在其內(nèi)部傳輸。隨著光信息技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的光波導(dǎo)制備技術(shù)已經(jīng)不能滿足新時(shí)代光通信技術(shù)的發(fā)展需要。于是科學(xué)界于上世紀(jì)提出激光直寫光波導(dǎo)技術(shù),但是目前的激光直寫技術(shù)大多使用的是飛秒激光,有著設(shè)備價(jià)格昂貴、實(shí)驗(yàn)光路不易調(diào)試、實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜等缺點(diǎn)。利用光折變材料的光折變效應(yīng),采用光誘導(dǎo)法同樣可以制備光波導(dǎo)。且用光誘導(dǎo)法制備光波導(dǎo),實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格低廉,實(shí)驗(yàn)材料要求不苛刻,實(shí)驗(yàn)光路調(diào)試也更加簡(jiǎn)單。針對(duì)目前三維光子微結(jié)構(gòu)與光波導(dǎo)制備技術(shù)存在的種種問(wèn)題,本論文以光誘導(dǎo)技術(shù)為基礎(chǔ),對(duì)在摻鐵鈮酸鋰晶體中制備三維光子晶體、三維光子準(zhǔn)晶和光波導(dǎo)進(jìn)行了深入的研究。創(chuàng)新之處主要有以下幾點(diǎn):(1)借助中心帶孔的多光楔棱鏡實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單高效地制備三維光子晶體和三維光子準(zhǔn)晶,通過(guò)該方法可以簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展三維光子微結(jié)構(gòu)的橫截面面積,且可制備的三維光子微結(jié)構(gòu)種類多樣。(2)提出將一個(gè)尺度太大或者難以拍攝,以致實(shí)驗(yàn)上無(wú)法直接觀察的圖像用多平面重建技術(shù)進(jìn)行處理壓縮到有限的觀察空間的實(shí)驗(yàn)和算法。(3)通過(guò)理論計(jì)算定量分析由中心帶孔的三光楔棱鏡制備的三維光子晶體,發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)并不是簡(jiǎn)單地在二維結(jié)構(gòu)上添加上第三個(gè)維度,其與光軸垂直的橫截面由三套前后交錯(cuò)的晶格相互嵌套而成。(4)通過(guò)實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合提出了一種借助改變光楔楔角角度來(lái)改變多光束的偏折角度,實(shí)現(xiàn)調(diào)控三維光子晶體/準(zhǔn)晶周期的方法。(5)以光誘導(dǎo)法借助純相位空間光調(diào)制器產(chǎn)生的貝塞爾光束制備環(huán)形光波導(dǎo),證明了用光誘導(dǎo)法制備光波導(dǎo)的可行性。
【學(xué)位單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN252;O734
【部分圖文】：

光折變效應(yīng)能帶示意圖

蝴蝶翅膀上的光子晶體微結(jié)構(gòu)示意圖

一維，二維，三維光子晶體結(jié)構(gòu)示意圖

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本文編號(hào)：2827649