光子晶体中的自发辐射控制及相控可调的光子晶格研究

摘要

分别研究了三价稀土离子在蛋白和反蛋白结构光子晶体第一带隙的发光特性。每部分又包括样品制备、表面结构、带隙(透反射谱)、荧光方向性等部分。详细讨论了晶体结构与发光方向性的关系。实验及理论上研究了掺杂在三维自组织光子晶体中的三价稀土离子(RE3+)荧光辐射在第一光子带隙处的角分布特性。发现在光子晶体带隙附近发光受到强烈方向性调制。通过光子晶体中的部分光子态密度，同时考虑结构不完美引起的漫散射，数值计算了荧光辐射的角度依赖关系。计算结果与实验数据的吻合，证明了理论模型的有效性。 研究了三维自组织蛋白结构光子晶体高能带性质，然后测量并讨论了其中掺杂Tb3+的方向性发光特性。结果表明在三维蛋白石结构光子晶体高能带附近，荧光空间分布受到强烈调制。显著的方向性辐射特别是增强效应来源于高阶能带附近非常大的部分态密度。讨论了漫散射对高阶能带的影响。 用激光全息法在向列型掺杂液晶中制备了微米量级的实时可调的一维位相光栅，详细研究了光场与液晶分子相互作用的机制和光在晶格中的传输特性。通过控制激发光束间的相位差，可从外部实时控制液晶中的光栅结构。通过液晶分子再取向理论计算拟合了光栅衍射的动态过程，利用实时可控相位光栅衍射测量了液晶中的非线性折射率调制和响应时间。

目录

文摘

英文文摘

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第一章光辐射控制及光子结构控制概述

1.1光子微结构对自发辐射的控制

1.2对光子微结构的控制

1.3论文结构的安排

1.4参考文献

第二章三维自组织光子晶体第一带隙及其发光特性

2.1简介

2.2蛋白结构二氧化硅光子晶体发光特性

2.3反蛋白结构镁橄榄石光子晶体发光特性

2.4本章小结

2.4参考文献

第三章三维自组织光子晶体高阶能带及其发光特性

3.1简介

3.2样品描述

3.3表面结构

3.4衍射特性

3.5能带结构

3.6荧光方向性

3.7本章小结

3.8参考文献

第四章掺杂液晶中基于相位控制的实时可调光晶格

4.1简介

4.2理论

4.3实验及讨论

4.4本章小结

4.5参考文献

第五章总结与展望：结构控制与辐射控制的结合

5.1总结

5.2展望

5.3参考文献

附录A：光子晶体的基本理论描述和方法

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