胶体晶体的自组装制备及其对光纤的修饰

摘要

胶体晶体是亚微米级单分散胶体微球在合适的条件下形成的三维有序周期阵列结构。该种结构具有独特的光学性质:可用于制作光开关和滤光器、化学和生物传感器等。作为一种制备胶体光子晶体的化学方法,胶体微球自组装法具有设备简单、成本低、制备周期短的优势。近年来,光子晶体光纤,又称微结构光纤,引起人们的广泛关注。该种光纤一般是二维结构,横截面上通常排列着不同形式的空气孔,光波可限制在纤芯区域传播。因此,将胶体光子晶体制备到光纤端面形成三维结构的新型光子晶体光纤具有研究意义和应用价值。
　　 本文对重力沉降自组装法形成胶体晶体进行了理论和实验研究。采用不同尺寸的二氧化硅粒子成功制备出质量较好的胶体晶体结构,通过对比实验得出不同尺寸所对应最优参数。并且基于对光子晶体、光子晶体光纤及胶体晶体的概念、制备和光学特性的研究,将胶体晶体与光纤结合起来,制备出一种胶体光子晶体修饰的光纤。经过对其光学特性的分析,证明了该结构具有光子带隙,其中心波长与理论值吻合的较好。
　　 本文还对垂直沉积自组装法形成胶体晶体进行了理论和实验研究。并且通过实验证明垂直沉积法的可行性和优越性。通过电子扫描显微镜观察,采用二氧化硅粒子在平板上所制备出的典型样品表面排列紧密,只有少量的点线缺陷。同样通过对比实验最后得出最优参数,并且分析了湿度对晶体质量的影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 光子晶体

1.2 光子晶体光纤

1.2.1 概念

1.2.2 光子晶体光纤的特性及应用

1.2.3 光子晶体光纤的制备方法

1.3 胶体晶体

1.3.1 概念

1.3.2 胶体晶体的制备

1.3.3 胶体晶体的应用

1.4 本课题主要研究内容

第2章 胶体晶体的自组装理论、制备工艺及表征技术

2.1 前言

2.2 晶体结构

2.3 胶体晶体自组装理论[5]

2.4 胶体晶体自组装制备

2.4.1 重力沉降法

2.4.2 离心沉降自组装

2.4.3 过滤沉降自组装

2.4.4 电泳沉积法

2.4.5 物体限制下的自组装法

2.4.6 垂直沉积法

2.5 胶体晶体的表征

2.5.1 扫描电子显微镜

2.5.2 光谱分析仪

2.5.3 分光光度计

第3章 重力沉降自组装法的理论与实验研究

3.1 前言

3.2 重力沉降自组装理论

3.3 重力沉降法的实验研究及表征

3.3.1 不同尺寸粒子胶体晶体的自组装

3.3.2 一种胶体光子晶体修饰的光纤

3.4 本章小结

第4章 垂直沉积法的理论与实验研究

4.1 前言

4.2 垂直沉积法的自组装理论

4.3 垂直沉积法的实验研究及对比分析

4.3.1 实验方法

4.3.2 实验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 结束语

参考文献

在读期间发表的论文及研究成果

致谢