光子晶體結構對光譜反射、吸收和透射具有強大的選擇調控能力,可按照人類需求對光譜進行選擇性的調控和裁剪,獲取所需要的光譜信號,可廣泛運用于光譜探測和新能源等領域。本論文基于光子晶體結構出發(fā),從可見到紅外波段,理論模擬設計不同一維光子晶體結構的光學性質,并用于窄帶濾波器光學元件、輻射制冷器件等研究。具體成果如下:1、設計并制備出帶寬低于1nm且具有較高透過率的1064nm超窄帶濾波器,其半高寬最窄可達0.31nm,且具有良好的窄帶濾波作用。探究優(yōu)化鍍膜工藝條件以獲得消光系數盡可能小的Ta₂O₅、SiO₂薄膜材料,提出了一種光學薄膜材料光學常數的在線檢測方法,通過鍍膜過程中的光強透射率與膜層厚度的對應關系,擬合得到相應工藝條件下沉積的膜的光學常數。并基于此方法,優(yōu)化鍍膜工藝,獲得消光系數小的薄膜材料;最后優(yōu)化監(jiān)控方式,最終獲得4種不同光子晶體窄帶濾波器光學元件。其在低于1nm的半高寬下依舊有75%的透過率,并從實驗上驗證了隨著光子晶體周期數n的增加,窄帶濾波器半高寬與峰值透過率逐漸減小。2、編輯輻射制冷功率計算程序,并基于此對... 

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波譜圖及其不同波段光譜

上海師范大學碩士學位論文第1章緒論3式中，第一個指數項exp(2kd/)是場強振幅衰減因子，第二個指數項expi(t2nd/)是場相位變化因子，其中，nd一般也叫做為光程。而物質對光的反射、透射(折射)可由菲涅爾(Fresnel)公式描述。如圖1-2所示，一束光入射一界面后，一部分光反射，一部分光折射。將其中的入射、反射、透射(折射)光的電場平面波動方程帶入麥克斯韋方程組(1-1)，在邊界條件的限制下，便可推導出菲涅爾公式，如公式(1-6)、(1-7)所示。圖1-2光在物質界面上的傳播。如下式(1-6)所示，分別表示了光的s分量和p分量：coscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscosrsitsisittsisisitrptipiptirpipiptiEnnrEnnEntEnnEnnrEnnEntEnn012012010120120120101222(1-6)得到了反射系數和透射系數，s分量和p分量的反射比與透射比便可表示為：

上海師范大學碩士學位論文第1章緒論51.1.2光子晶體簡介眾所周知，縱使表象千變萬化，宇宙萬物都遵循著相同的自然規(guī)律，其內在機理高度統(tǒng)一。光子晶體的產生正是是科學家們將光子類比于電子在普通晶體中傳播規(guī)律的基礎上所發(fā)展來的。它屬于光學與凝聚態(tài)物理交叉的新領域，也是近年來應用物理學中的一個熱門研究課題。光子晶體(PhotonicCrystal)是由不同折射率的介質周期性排列而成的人工微結構。早在1987年由S.John[1]和E.Yablonovitch[2]分別獨立提出，他們都提出了介電函數作周期性變化的結構能夠影響材料中光子的狀態(tài)模式，形成光子帶隙。不同的是，S.John側重于研究無序的介質對光局域化的影響，而Yablonovitch主要著眼于控制材料自發(fā)輻射性質。與半導體晶格對電子波函數的調制類似，光子帶隙材料能夠調制具有相應波長的電磁波。當電磁波在由光的折射率指數的周期性變化產生的光帶隙結構中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調制，其進一步傳輸受到抑制，在這一范圍內的波段區(qū)間，電磁波的傳輸被禁止，故而對此波段范圍就稱作光子禁帶[3]。由此設計出能夠調控光子性質、光傳播路徑以及具有光譜選擇特性的材料結構，我們稱為光子晶體結構。由上所述，光子晶體的主要特征是其可形成光子禁帶，當光的頻率在光子禁帶內時在光子晶體中任何方向都不能傳播，因此它具有能夠抑制材料中原子分子的自發(fā)輻射的光電子學特性，這在基礎研究和現實應用上都將有巨大潛力。我們可根據光子晶體周期性排列的維數不同，分為一維光子晶體(1-DPC)、二維光子晶體(2-DPC)、三維光子晶體(3-DPC)[4]，如圖1-3所示。圖1-3光子晶體結構(a)一維、(b)二維、(c)三維同理，我們也可根據光子晶體的形成方式，將其分為天然光子晶體結構和人造光子晶體結構。

【參考文獻】：
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