当前位置:主页 > 科技论文 > 电子信息论文 >

介电超晶格填充型复合介电纳米周期光栅结构及其制备方法

发布时间:2018-10-20 14:32
【摘要】:光学表面波是一种应用非常广泛的电磁波,通常被应用于集成光路、古斯·汉森位移增强、二次谐波、高灵敏度传感器、荧光增强等领域。前人已经通过制备一维浮雕型金属光栅来激发光子晶体表面波,但是这种结构存在两大缺点,是金属对入射光的吸收较大导致损耗多,二是浮雕型结构的设计单一光学性能受限。为了克服这两大缺点,我们在此基础上设计了填充型介电光栅。本文基于严格耦合波理论模型,研究了介电超晶格填充型复合介电纳米周期光栅结构的表面波光学特性及其制备方法,通过优化的光栅材料与结构来激发介电超晶格结构的表面波,并借助该复合结构的相应结构参数的调整与优化,以达到改善表面波性能及其对应的光子晶体禁带中透射光谱性能的目标。研究工作主要分为结构设计/软件模拟和样品的实验制备与表征测试等部分,主要研究成果如下:理论与实验两方面研究了介电超晶格(光子晶体)中非辐射性光学表面波的产生及其特性,并创新性地探讨了填充型介电纳米光栅结构对该表面波的激发与耦合机制:依据导模共振的严格耦合波理论模型与分析方法,以辐射型光学表面波的具体应用为目的,设计并优化了具有重大应用价值的介电超晶格/填充型介电纳米周期光栅复合结构;借助相关模拟软件,从介电超晶格结构带隙中所出现的异常透射峰及其光谱特性与相应场分布,探讨了该复合结构中材料与多种结构参数对表面波的特性及其激发耦合的影响关系,发现该结构中的材料(包括超晶格与填充型光栅)与超晶格周期数、介电光栅的周期、光栅高度、光栅占空比等结构参数,对超窄透射峰的光谱有重要影响;通过大量的有针对性的材料与结构参数优化工作,获得了具有重大应用价值的可激发与耦合优异性能光学表面波的介电超晶格/纳米填充光栅复合结构;通过新颖和可靠的实验流程,即基于复合模板纳米压印技术与工艺,并结合电子束蒸发镀膜、高密度等离子体反应离子刻蚀、举离等工艺与实验手段,成功设计并制备了符合要求的介电超晶格/纳米填充光栅复合结构;经过对实验样品进行表征测试,获得了较理想的结构与相关性能指标。
[Abstract]:Optical surface wave is a widely used electromagnetic wave, which is usually used in the fields of integrated optical path, Gus Hansen displacement enhancement, second harmonic, high sensitivity sensor, fluorescence enhancement and so on. Previous researchers have produced one-dimensional relief metal gratings to excite the surface waves of photonic crystals. However, there are two major disadvantages in this structure, that is, the large absorption of incident light by metals leads to more loss. Second, the design of relief structure is limited by single optical performance. In order to overcome these two shortcomings, we design a filled dielectric grating. Based on the strictly coupled wave theory model, the surface wave optical properties and fabrication methods of dielectric superlattice filled composite dielectric nanocrystalline grating structures are studied in this paper. The surface wave of the dielectric superlattice structure is excited by the optimized grating material and structure, and the corresponding structural parameters of the composite structure are adjusted and optimized. In order to improve the surface wave performance and the corresponding photonic crystal band gap in the transmission spectrum performance. The research work is mainly divided into structural design / software simulation and sample preparation and characterization testing. The main results are as follows: the generation and properties of non-radiative optical surface waves in dielectric superlattices (photonic crystals) are studied theoretically and experimentally. The excitation and coupling mechanism of filled dielectric nanocrystalline grating on the surface wave is discussed innovatively. According to the theoretical model and analytical method of strictly coupled wave of guided mode resonance, the purpose of this paper is to apply the radiation type optical surface wave. The composite structure of dielectric superlattice / filled dielectric nanocrystalline periodic grating with great application value is designed and optimized. Based on the anomalous transmission peaks in the band gap of dielectric superlattices and their spectral characteristics and corresponding field distributions, the influence of material and various structural parameters on the surface wave characteristics and excitation coupling in the composite structure is discussed. It is found that the materials (including superlattice and filled grating) and the number of superlattice periods, the period of dielectric grating, the grating height, the duty cycle of the grating have important effects on the spectrum of the ultra-narrow transmission peak. Through a large number of targeted material and structural parameters optimization work, a dielectric superlattice / nanometer-filled grating composite structure, which can excite and couple excellent optical surface waves with great application value, has been obtained. Through a novel and reliable experimental process, which is based on composite template nano-imprint technology and technology, combined with electron beam evaporation coating, high-density plasma reactive ion etching, lifting and other technology and experimental means. The composite structure of dielectric superlattice / nano-filled grating has been successfully designed and fabricated, and the ideal structure and related properties have been obtained through the characterization and test of the experimental samples.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O441.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张培琨,李育林,刘家英,乔学光,忽满利,贾宏志;线性啁啾光栅结构参数优化的定量研究方法[J];光子学报;1998年06期

2 陈德伟;;采样光栅设计与衍射行为分析[J];激光杂志;2006年03期

3 叶超;谢永军;付绍军;何世平;;采用弹性基底制作变间距光栅[J];微细加工技术;2006年02期

4 叶锡标;周成刚;张阳;黄文浩;;基于透反式二维绝对零位光栅的光刻对准技术[J];中国科学技术大学学报;2007年03期

5 叶燕;陈林森;;埋入式光栅双通道特性及其应用研究[J];光学学报;2008年12期

6 沈洪斌;张雏;司宾强;;基于狭缝方程的二次扭曲光栅的设计与衍射模拟[J];激光杂志;2008年02期

7 方明月;段永远;谌夏;彭姝慧;蒲利春;;非线性光栅器件[J];重庆工学院学报(自然科学版);2008年03期

8 刘荣祁;陈建荣;林宝卿;庄其仁;;浮雕矩形光栅刻槽深度的衍射测量方法[J];应用激光;2009年03期

9 厉以宇;王媛媛;陈浩;朱德喜;胡川;瞿佳;;基于二维结构薄膜的偏振选择相位光栅的研究[J];物理学报;2010年07期

10 王聪;张军伟;杜丽;周海;;光栅拼接技术研究进展[J];激光与光电子学进展;2011年08期

相关会议论文 前10条

1 刘恒彪;王占山;;纳米光栅结构长度标准研制[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

2 耿康;陈新荣;吴建宏;;用衍射效率的光谱分布判断多层介质膜光栅掩膜形貌[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年

3 白昱;金玉;刘岳峰;冯晶;孙洪波;;光栅微结构提高有机电致发光器件光取出效率的研究[A];全国第15次光纤通信暨第16届集成光学学术会议论文集[C];2011年

4 李术新;梁东;邢岐荣;徐世祥;郎利影;田震;柴路;王清月;;零级深度金属光栅对太赫兹波透过特性的理论研究[A];光电技术与系统文选——中国光学学会光电技术专业委员会成立二十周年暨第十一届全国光电技术与系统学术会议论文集[C];2005年

5 曹召良;卢振武;李凤有;孙强;;亚波长周期结构光栅的制作工艺和理论关系研究[A];2002年中国光学学会年会论文集[C];2002年

6 成希革;黄吉发;尹振宇;李雪玲;;内置多叶光栅集成[A];第八届全国医用加速器学术交流会论文集[C];2009年

7 杨德兴;王海滨;赵建林;张鹏;郭夏锐;;层状多重体全息光栅的研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

8 周常河;;低密度光栅的飞秒信息处理技术[A];2006年全国强场激光物理会议论文集[C];2006年

9 闵长俊;焦小瑾;王沛;明海;;表面有凹槽的亚波长金属光栅结构中光的透射现象的研究[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年

10 赖建军;梁华锋;王彬;翟小锋;;基于金属/介质/金属光栅的窄带红外发射/吸收结构设计[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

相关重要报纸文章 前1条

1 通讯员  周晔 记者  李雪林;0.1秒干完10分钟的活[N];文汇报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 金娃;PCF热传导与形变机理及在熔接和光栅制备中的应用研究[D];燕山大学;2015年

2 武华;面向硅基光子集成的光栅器件研究[D];北京工业大学;2015年

3 吴丽翔;取样光栅的刻蚀深度空间分布微调方法[D];中国科学技术大学;2015年

4 李朝阳;物像光栅自拼接在超短超强激光中的应用问题研究[D];南京理工大学;2015年

5 吴华明;硅基微纳二元非均匀光栅的研究及应用[D];华中科技大学;2010年

6 董毅;用于光互连的体波导光栅耦合器:分析、制备和应用[D];山东大学;2008年

7 韩建;全息光栅曝光光学系统优化及光栅掩模参数控制方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年

8 陈上碧;多层介质膜脉宽压缩光栅的清洗及阈值研究[D];中国科学技术大学;2012年

9 王斌;亚波长介质光栅设计简化模式法的修正及相关研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

10 郑春艳;液晶光栅相控阵波前检测及性能分析[D];电子科技大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 何培栋;基于LiNbO_3的波导及光栅的研究[D];天津理工大学;2015年

2 周阳;全息深亚波长光栅技术研究[D];苏州大学;2015年

3 张嘉赫;OCB模式液晶光栅的光学特性研究[D];大连海事大学;2015年

4 卢鹭云;宽光谱光栅侧面耦合集光技术研究[D];浙江大学;2015年

5 陈剑科;新型二维折叠光谱仪的工程化研制及其应用[D];复旦大学;2014年

6 汪瑾;片状光栅内各模式性质研究[D];华东师范大学;2015年

7 胡瑞;基于复合微纳金属光栅—波导结构的双通道带通滤波器的设计[D];大连理工大学;2015年

8 杨倩;基于叠印采样光栅的光码分多址编解码技术研究[D];南京大学;2014年

9 张新彬;偏振分束光栅的设计和制造[D];福建师范大学;2015年

10 任建文;光折变光栅滤波器及其应用研究[D];浙江工业大学;2014年



本文编号:2283450

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2283450.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户e791c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com