光子晶體是指具有光子帶隙特性的由不同折射率的材料周期排列而成的人造微納結(jié)構(gòu)。光子晶體的基本特征是可以控制電磁波的傳播,比如,禁止光在某些特定波長范圍內(nèi)的傳播。如果在周期排列的光子晶體中插入缺陷層,打亂光子晶體的周期性,則可以在光子禁帶中產(chǎn)生一個缺陷模,缺陷模波長的光波不再被禁止傳播,而是可以透射穿過光子晶體。近些年來,離子束技術(shù)被用于調(diào)制材料的光學(xué)特性,其中一種典型的應(yīng)用就是改變材料的折射率。光子晶體的光學(xué)特性依賴于結(jié)構(gòu)中材料的參數(shù),包括材料的折射率和厚度等。據(jù)此,我們利用離子輻照等手段作用在一維光子晶體上,研究材料的參數(shù)改變對光子晶體中的光子帶隙和光子局域的影響。近年來,隨著微納加工技術(shù)的不斷進步,在亞波長尺度下,物質(zhì)與電磁波的相互作用引起了人們的廣泛關(guān)注。超構(gòu)材料是一種由尺寸遠小于工作波長的基本單元按照某種排部方式所組成的人工微納材料,其有著自然界中的天然材料所不存在的特殊電磁特性,比如負折射、完美成像及特殊的色散特性等。在此基礎(chǔ)上,將超構(gòu)材料和常規(guī)材料構(gòu)成光子晶體,這類光子晶體相較于完全由常規(guī)材料組成的光子晶體,將會有更多的奇特電磁性質(zhì)。本論文主要做了兩方面的理論和實驗工作。一是... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２雙曲超材料中的橫磁波的等頻率面

陷光子晶體的光子局域特性的有效調(diào)制。最后一部??分給出本章的總結(jié)。??２．?２離子輻照調(diào)制光子晶體中的光子帶隙的理論和實驗研究??（ａ）?（ｂ）??Ｃ５＋?Ｉｏｎ?Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ?Ｃ５＋?Ｉｏｎ?Ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ??？？？？？？?？？？？？？：．??？？：？？？？？？？？？？?？？？？？？？？？？？？？？?Ｓｉ〇２（Ａ）??？?＃?＊?？?？?？?？?＊?？?？??＊＊．．；：＊；／？：＊．?？Ｔｉ〇２（Ｂ）??（Ｄ）??圖２－１．?（ａ）經(jīng)過Ｃ５＋離子輻照的光子晶體（ＡＢ）Ｎ的示意圖。（ｂ）經(jīng)過Ｃ５＋離子輻照的含缺陷的光??子晶體（ＡＢ）ＭＤ（ＢＡ）Ｍ的示意圖。??我們制備了兩種不同類型的一維光子晶體用于離子輻照調(diào)制。首先，我們設(shè)??計并制備了由兩種不同的介質(zhì)材料Ａ和Ｂ構(gòu)成的周期光子晶體（ＡＢ）Ｎ，其中Ａ??表示Ｓｉ０２層，其折射率為仏＝１．４３１［５４】，Ｂ表示Ｔｉ〇２層，其折射率為ｎＢ＝２．１２３［５４〗，??Ｎ為周期數(shù)。其次，我們設(shè)計并制備了含缺陷的光子晶體（ＡＢ）ＭＤ（ＢＡ）Ｍ，其中缺??陷層Ｄ為Ｓｉ０２或Ｔｉ０２薄膜，Ｍ是周期數(shù)。對于兩種不同種類的一維光子晶體，??我們使用了不同劑量的碳離子束進行輻照，并研究了其光學(xué)性質(zhì)的變化趨勢。??１２??

」￣ｉ——■——ｉ——，■－丨、－ｉ——ｉ—－——ｉ——＇?■——ｉ——■—??｜?１０?卜丫?Ｖ＼ｙ＼?ｌ＼??｜?ａ？＼?＇?＇＇＼＼＼?（ｃ）??１醒…，…■＇靡??〇＝］Ｍ?ｅ＝ｉ，??ｎ?Ａ?？？？？＼，＞＾ｙ?＼?２Ｅ１４?ｉｏｎｓ／ｃｍ３?，?；?（６）??０－０」?ｒ＾＊一十一—Ｔ…一１?ｉ?１?ｉ?■＂?ｌ?－?．?ｉ?＞?ｉ?１??４５０?５００?５５０?６００?６５０?７００?７５０?８００??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）??圖２－２．在不同入射角度、偏振和輻照條件下，光子晶體（ＡＢ）Ｉ５Ｓ的透過譜。??光子晶體（ＡＢ）Ｎ和（八８嚴０（１３八嚴是在高真空條件下，通過離子輔助的電子束??蒸發(fā)鍍膜設(shè)備在襯底（Ｓ）上蒸鍍而成，其中Ｓ表示折射率為ｎｓ＝１．５２的ＢＫ７襯底。??如圖２－ｌ（ａ）和２－ｌ（ｂ）所示，光子晶體制備完成之后，再利用不同劑量的Ｃ５＋離子輻??照進行處理。圖?２－２（ａ）、２－２（ｂ）、２－２（ｃ）、２－２（ｄ）和?２－２（ｅ）給出了（ＡＢ）１５Ｓ?在兩種偏??振光的不同入射角條件下的透射率圖譜。Ａ和Ｂ的厚度分別為Ａ＝１１４．２ｎｍ和??ｄｓ＝７７．０ｎｍ，其中它們的光學(xué)厚度近似滿足仏也＝ｎＢｄＢ?＝?／?４，Ａｍ是光子禁??帶的中心波長。黑色實線和藍色虛線分別描述了沒有經(jīng)過Ｃ５＋離子輻照的光子晶??體的理論和實驗的透射光譜，其中理論光譜通過傳輸矩陣法計算得到［５５］。理論??和實驗結(jié)果之間的微小偏差，來源于薄膜沉積過程中的膜層厚度監(jiān)測中的誤差以??及理論和實驗材料之間的折射率差異。紅色虛線和綠色虛線分別表示了經(jīng)過Ｃ５＋??離子輻照（劑量分別為１．０Ｘ


本文編號：3601647