微纳光子结构的制备及其光谱特性研究
发布时间：2021-04-12 18:08
微纳光子结构是指内部微观周期在微纳尺寸,能够对光的产生、传输、调控、传感和探测具有特定作用的结构。由于具有新颖的结构特征和光学性能,随着光子学、半导体物理学及微加工技术的快速发展,微纳光子结构的制备及其性质研究成为光学和材料学领域的研究热点之一。本论文围绕微纳光子结构的制备和应用展开研究,利用激光全息非对称多光束干涉,获得了形貌各异、尺寸可控、不同介质的二维周期结构;利用金属溅射沉积和高温热处理技术,制作了不同粒径分布、结构单元和光谱响应特征的Au纳米颗粒;通过在Au纳米颗粒表面涂覆染料掺杂的聚合物膜层,获得了光泵浦下的激射现象。论文内容主要包括下述四个方面:一、基于多光束干涉理论,定性和定量的分析了光束偏振、光强对干涉的影响。偏振的变化改变了光波电场振幅矢量,从而改变了空间光场强度分布。光强的变化直接影响空间干涉场强度的分布,增大光束光强会提高干涉结构介质的占空比。实验研究中可以通过调节光束功率和曝光时间来控制光强大小,从而获得不同介质填充比的光子结构。二、从理论和实验上研究了非对称光束干涉技术制备二维微纳光子结构,分析了光束构型和偏振组合对结构形貌的影响。利用非对称4束光和5束光在...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光子禁带示意图
青岛科技大学研究生学位论文据光子晶体在不同维度上介质折射率的变化情况，可分为一维、二维、晶体，如图 1-2 所示。介质折射率只在一个维度上变化，称为一维光子光栅结构；介质折射率在两个维度上呈周期性变化，称为二维光子晶体点阵、二维柱状结构；介质折射率在空间三个维度上都呈周期性变化，光子晶体，其光子带隙不仅局限于一个或两个方向，而是在三个方向上率截止带，如三维面心立方结构、三维木堆积结构等。光子晶体结构单排布决定了它的对称性，比如三维光子晶体中的简单立方（SC）、体心CC）和面心立方（FCC）等布拉维格点，它们的结构单元或是单个小球合或是单根柱子、柱子组合。由基本的布拉维格点组合排布会形成更复，且具有不同结构的光子晶体将会展现出不同的光子特征，比如两套面点按照某一特定的方向排布获得金刚石结构，更有利于实现完全光子带
天然光子晶体结构。（a）蛋白石结构；（b）孔雀羽毛，右上角插图为内部 SEM 图-3 Natural photonic crystal structures. (a) opal, (b) peacock feathers while the right-top insis SEM image.然的光子晶体多分布于生物体的外壳结构中，有些起到保护色的作用。对光子晶体的研究和探索，发现天然的光子晶体折射率对比度较低、周为单一，无法满足实际的应用，因此人工制备光子晶体及其应用研究成工作者青睐的方向。1990 年，K. M. Ho[6]等人通过理论计算研究了三维结构光子晶体的色散情况，指出该类三维结构有望获得完全光子带隙。91 年 E. Yablonovitch[7]采用打孔法制作了第一块三维光子晶体结构，并获光子带隙，随着而来的对光子晶体制备及其应用的研究也在不断扩展。本课题组制作的二维复式结构光子晶体，周期尺寸在几百纳米。(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机模拟光强与偏振非均匀性对全息干涉结构的影响[J]. 吕浩,王守智,王霞. 中国激光. 2014(10)
[2]孔雀羽毛不同色区的色彩分析[J]. 张清悦,吕浩,赵秋玲,王霞. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[3]激光全息干涉格点的数值模拟[J]. 吕浩,王自霞,马静,赵秋玲,王霞. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2011(02)
[4]光子学视角分析自然界中的生物结构色彩美[J]. 王霞,王自霞,吕浩,关立强,赵秋玲. 科学通报. 2010(12)
[5]二维复式晶格完全带隙光子晶体缺陷频率的分析[J]. 年秀芝,陈鹤鸣. 光学与光电技术. 2009(04)
[6]二维棋盘格子复式晶格的完全光子带隙研究[J]. 汪静丽,陈鹤鸣. 物理学报. 2007(02)
[7]大小周期正方格子复合结构的光子带隙特性[J]. 曾隽,潘杰勇,董建文,汪河洲. 物理学报. 2006(06)
[8]一类粗锐复合结构光子晶体的完全带隙研究[J]. 潘杰勇,梁冠全,毛卫东,汪河洲. 物理学报. 2006(02)
硕士论文
[1]基于CHP-C感光材料全息制备微纳光子结构研究[D]. 初春晓.青岛科技大学 2017
[2]微纳手性结构的全息制备模拟及光传输特性研究[D]. 宋学兵.青岛科技大学 2016
[3]计算机模拟光束参数对干涉法制备光学微结构的影响[D]. 王守智.青岛科技大学 2014
[4]光学波段光子晶体及低阈值激射研究[D]. 吕浩.青岛科技大学 2012
本文编号：3133740
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
光子禁带示意图
青岛科技大学研究生学位论文据光子晶体在不同维度上介质折射率的变化情况，可分为一维、二维、晶体，如图 1-2 所示。介质折射率只在一个维度上变化，称为一维光子光栅结构；介质折射率在两个维度上呈周期性变化，称为二维光子晶体点阵、二维柱状结构；介质折射率在空间三个维度上都呈周期性变化，光子晶体，其光子带隙不仅局限于一个或两个方向，而是在三个方向上率截止带，如三维面心立方结构、三维木堆积结构等。光子晶体结构单排布决定了它的对称性，比如三维光子晶体中的简单立方（SC）、体心CC）和面心立方（FCC）等布拉维格点，它们的结构单元或是单个小球合或是单根柱子、柱子组合。由基本的布拉维格点组合排布会形成更复，且具有不同结构的光子晶体将会展现出不同的光子特征，比如两套面点按照某一特定的方向排布获得金刚石结构，更有利于实现完全光子带
天然光子晶体结构。（a）蛋白石结构；（b）孔雀羽毛，右上角插图为内部 SEM 图-3 Natural photonic crystal structures. (a) opal, (b) peacock feathers while the right-top insis SEM image.然的光子晶体多分布于生物体的外壳结构中，有些起到保护色的作用。对光子晶体的研究和探索，发现天然的光子晶体折射率对比度较低、周为单一，无法满足实际的应用，因此人工制备光子晶体及其应用研究成工作者青睐的方向。1990 年，K. M. Ho[6]等人通过理论计算研究了三维结构光子晶体的色散情况，指出该类三维结构有望获得完全光子带隙。91 年 E. Yablonovitch[7]采用打孔法制作了第一块三维光子晶体结构，并获光子带隙，随着而来的对光子晶体制备及其应用的研究也在不断扩展。本课题组制作的二维复式结构光子晶体，周期尺寸在几百纳米。(a) (b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机模拟光强与偏振非均匀性对全息干涉结构的影响[J]. 吕浩,王守智,王霞. 中国激光. 2014(10)
[2]孔雀羽毛不同色区的色彩分析[J]. 张清悦,吕浩,赵秋玲,王霞. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[3]激光全息干涉格点的数值模拟[J]. 吕浩,王自霞,马静,赵秋玲,王霞. 青岛科技大学学报(自然科学版). 2011(02)
[4]光子学视角分析自然界中的生物结构色彩美[J]. 王霞,王自霞,吕浩,关立强,赵秋玲. 科学通报. 2010(12)
[5]二维复式晶格完全带隙光子晶体缺陷频率的分析[J]. 年秀芝,陈鹤鸣. 光学与光电技术. 2009(04)
[6]二维棋盘格子复式晶格的完全光子带隙研究[J]. 汪静丽,陈鹤鸣. 物理学报. 2007(02)
[7]大小周期正方格子复合结构的光子带隙特性[J]. 曾隽,潘杰勇,董建文,汪河洲. 物理学报. 2006(06)
[8]一类粗锐复合结构光子晶体的完全带隙研究[J]. 潘杰勇,梁冠全,毛卫东,汪河洲. 物理学报. 2006(02)
硕士论文
[1]基于CHP-C感光材料全息制备微纳光子结构研究[D]. 初春晓.青岛科技大学 2017
[2]微纳手性结构的全息制备模拟及光传输特性研究[D]. 宋学兵.青岛科技大学 2016
[3]计算机模拟光束参数对干涉法制备光学微结构的影响[D]. 王守智.青岛科技大学 2014
[4]光学波段光子晶体及低阈值激射研究[D]. 吕浩.青岛科技大学 2012
本文编号：3133740
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