一维光子晶体

摘要： 采用二维纳米材料作周期性排列设计了一种湿敏型一维光子晶体纳米结构,并基于多层介质的传输矩阵光学特性,研究了所设计传感结构的透射光谱的湿敏光学特性及其湿敏禁带特性,以及在TE和TM两种光波传播模式下一维光子晶体能带结构的光子禁带与环境湿度之间的变化关系。结果表明:TE模式和TM模式下,在0%~100%的相对湿度变化范围内,一维光子晶体具有显著的光子禁带,且光子禁带的初始波长、截止波长及禁带宽度都随环境湿度呈二次方规律变化。

摘要： 为了降低红外探测技术对军事目标生存能力的威胁,研制了红外低辐射膜。设计并制备了基于一维光子晶体结构的红外低辐射膜,通过结构参数优化,改善了其红外波段反射性能,并降低了薄膜总厚度。采用红外椭偏仪测试了原材料Ge膜和ZnS膜的厚度和折射率,将测试结果带入设计结构,制备了8~12μm发射率分别为0.045、0.097、0.174和0.346的红外低辐射膜。研究结果表明,通过结构优化,可制备出不同发射率的红外低辐射膜,满足武器装备不同辐射背景下的红外隐身要求。

摘要： 通过对降冰片烯官能化的聚苯乙烯(NB-PS)和聚丙烯酸叔丁酯(NB-PtBA)大分子单体进行顺序开环易位聚合(ROMP)制备主链聚合度100:100的瓶刷型嵌段共聚物PS-b-PtBA.PS-b-PtBA在加热状态下通过外加压力驱动本体相分离实现快速自组装,形成有序的层状纳米结构,制备一维光子晶体(1D PCs).通过核磁共振氢谱(1H NMR)对聚合物的结构进行表征;采用凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物的分子量及其分布进行表征;通过差示扫描量热法(DSC)分析PS-b-PtBA的热力学性能,其中PS嵌段的玻璃化转变温度为96°C,PtBA嵌段的玻璃化转变温度为40°C.通过紫外/可见/近红外分光光度计对制备的1D PCs反射光谱进行测试.在玻璃化转变温度以上的不同温度(110～190°C)下对PS-b-PtBA进行热压自组装,结果表明在不同温度下均可实现1D PCs的制备,且在宏观上表现出从白色到蓝色的显著变化,热压自组装温度在150°C时1D PCs的反射率最高,达到了75％左右,说明此温度下的组装体具有较高的结构有序度.不同温度下制备的1D PCs反射波长变化不大,约为370 nm.通过扫描电子显微镜(SEM)观察1D PCs的微观形貌,证明瓶刷型嵌段共聚物热压自组装形成层间距约为101 nm的周期性层状结构.瓶刷型嵌段共聚物热压组装制备一维光子晶体具有稳定、快捷、无需溶剂的特点,不仅在高温下的压力可视化检测方面具有潜在的应用前景,而且还可以实现回收并多次循环利用的环保功能.

摘要： 多层膜结构色滤光片不仅结构简单适合大规模生产,而且所呈现的颜色纯度高、亮度大、不易褪色,因此在光学显示、彩色印刷、美学装饰以及新型光伏等领域有着潜在的应用价值。本文将总结基于多层膜结构设计的彩色滤光片在近年来的研究进展,包括产生不同颜色的两种典型结构及背后的物理机制,多层膜结构色滤光片的制备方法(包括磁控溅射、电子束蒸发、电化学沉积等)以及在彩色太阳能电池、彩色印刷以及新型显示等领域的应用现状,并对多层膜结构色滤光片的发展前景进行展望。

摘要： 陷波滤光片应用广泛,但难点在于用传统传输矩阵法进行光谱设计时,计算量过大且膜系结构和材料种类复杂。将固体物理理论中晶体内周期性势场Bloch波的多重Bragg散射后特殊色散关系与光学薄膜理论中麦克斯韦方程组结合,计算出一维光子晶体(即薄膜)周期性函数并获得能带结构;分析与介质折射率(介质折射率比)、中心波长和入射角度改变相对应的能带结构中禁带宽度和位置的变化;推导出具体函数关系。将陷波滤光片的光谱要求带入函数关系式进行计算,将结果带入Essential Macleod薄膜设计软件中进行膜系设计。与传统传输矩阵法进行比较,结果表明基于一维光子晶体能带结构的设计方法比传统传输矩阵法计算量小很多、周期结构简单且只需两种材料,光谱曲线均能满足设计要求。

摘要： 为了获取具有宽截止带的1064 nm激光窄带滤光膜,本文以含缺陷的一维光子晶体为基础设计了两种不同的结构.模拟分析了缺陷层引入方式、缺陷层光学厚度、缺陷层材料折射率、光子晶体周期数和缺陷层位置等因素对窄通带位置、宽度和强度的影响,明确了其影响规律.通过优化光子晶体的结构参数优化滤光膜窄通带、拓宽截止带,设计了截止范围在200～1500 nm、1064 nm透过率大于90％的多层结构滤光膜.

摘要： 本文给出了两半无限大热源穿过任意多层介质的辐射传热公式的Landauer形式.通过分析发现可通过改变传输介质的结构来提高传输概率,从而提高辐射传热.基于Bloch理论,计算了由L-SiC和真空组成的一维光子晶体的带隙结构.通过研究发现:表面波是决定光子晶体带隙结构的一个重要参数;当光子晶体的通带覆盖辐射热源激发表面波的区域时,将传输介质由真空替换为光子晶体可有效提高辐射热流.本文最后研究了光子晶体的截断参数对辐射热流大小的影响.

摘要： 利用传输矩阵的方法建立了一维光子晶体光谱透射、反射的理论模型.选择了Ag , MgF2 和ZnS 作为光子晶体的薄膜材料,利用真空蒸发镀膜制备出不同材料、周期结构的一维光子晶体,实验研究了一维光子晶体的光谱反射和透过特性.

摘要： 利用传输矩阵法，分析了影响缺陷层为F，结构为A(BA)NF(AB)MA的一维光子晶体透过率的几个因素，给出了一维光子晶体滤波器的设计方法，利用一维光子晶体中TM模与TE模的本征方程，针对光通信中常用的波长进行了光子晶体全反射镜设计和优化，指出了一维光子晶体器件在卡塞格伦光学天线系统的应用。

摘要： 利用软件MPB仿真了一维光子晶体的特性,同时研究了一维光子晶体的光学厚度与最大带隙率的关系,结果表明:当第一个禁带带隙率最大且折射率存在突变时,晶体的光学厚度比f与晶体的折射率无关且约等于0.5;当折射率没有突变时,f随着平均折射率的增大而减小.当其它禁带带隙率最大时也有类似的结果.以上结果有助于设计具有最大带隙率的一维光子晶体。

摘要： 提出了一维光子晶体的一种重要应用,分析了一维光子晶体全向反射镜的原理,总结了全向反射镜的种类,并展望了其发展状况。

摘要： 本文首先设计了一种由一维光子晶体(1D-PC)和二维光栅构成的周期性绒面陷光结构,然后着重模拟研究了各介质层厚度对光子禁带宽度和禁带位置的影响,以及光栅高度、光栅周期和占空比对二维光栅散射能力的影响关系,并给出了最佳的结构参数,为实验加工制作相应的周期性绒面陷光结构提供了指导.

摘要： 利用紫外可见分光光度计对一维光子晶体透射谱进行测量,研究了一维光子晶体在不同角度入射下的禁带宽度和位置的变化,测量结果表明,P波和S波的入射角增大都会引起一维光子晶体带隙向短波长方向移动.而入射角度的变化对带隙宽度影响是不同的.

摘要： 利用紫外可见分光光度计对一维光子晶体透射谱进行测量,研究了一维光子晶体在不同角度入射下的禁带宽度和位置的变化,测量结果表明,P波和S波的入射角增大都会引起一维光子晶体带隙向短波长方向移动。而入射角度的变化对带隙宽度影响是不同的。

摘要： 设计了一种具有一维光子晶体结构的倒装型白光发光二极管(LED)，此结构适用于荧光转换类(PC)白光LED。利用真空蒸镀和离子辅助成膜(IAD)方式，将高折射率材料和低折射率材料交替的一维光子晶体(1-D PhC)结构镀在LED芯片出光面上，通过提高界面封装介质或荧光粉的反射，极大地提高外量子效率。给出了膜系结构和透射光谱。模拟分析证明，此结构可以改善LED的出光效率、色坐标和色温。

摘要： 将周期结构与缺陷结构组合成“异质结构”,利用周期结构的光子带隙弥补缺陷模态,可获得宽带隙.通过结构优化,在保持光子带隙性能几乎不受影响的情况下,可大大减少叠加结构的总层数,这对于简化生产工艺、节约制备成本具有很大的现实意义.本文以SiO2和TiO2薄膜为组分,制备异质结构光子晶体样品并测试了其光学性能,对带隙拓宽及结构优化的理论计算结果进行了实验验证.

摘要： 根据本发明的三维光子晶体在宽波长区域中具有完全光子带隙，并可容易地制造。周期性地堆叠了包括周期性折射率结构的多个层的三维光子晶体包括：具有设在第一矩形晶格和第二矩形晶格的晶格点处的孔的第一层；在面心矩形晶格的晶格点处具有柱状结构的第二层；具有与第一层的周期性结构相同的周期性结构、并被设在偏移位置处的第三层；以及具有与第二层的周期性结构相同的周期性结构的第四层。

摘要： 一种具有周期性折射率结构的三维光子晶体，该结构包括第一层、第二层、第三层和第四层，该第一层具有基于第一矩形晶格的周期性结构，该第一矩形晶格在平面方向上沿着第一轴的周期为A而沿着垂直于第一轴的第二轴的周期为B，该第二层具有设置在相对于第一矩形晶格的位置沿着第二轴平移+3B/8的位置上的周期性结构，该第三层具有设置在相对于在第一层中的周期性结构的位置沿着第一轴平移A/2并沿着第二轴平移B/2的位置上的周期性结构，该第四层具有设置在与第二层中的周期性结构相同的位置上的周期性结构。

摘要： 本发明的目的在于提供能实现高的Q值的二维光子晶体共振器。在板状的本体(21)上周期性地排列孔(22)。将本体(21)分成3个区域(31～33)，在区域(31)内将孔(22)的排列周期定为a1，在区域(32、33)内将孔(22)的排列周期定为比a1小的a2，此外，通过使孔(22)以线状缺失来设置通过这3个区域的导波路。由此，导波路(23)可使依赖于孔(22)的周期的波长频带区域的光传播。在区域(31)和区域(32、33)中，由于孔的周期不同，故在导波路中传播的光的波长频带区域不同。因此，在区域(31)的导波路透过波长频带区域中包含的、但在区域(32、33)的导波路透过波长频带区域中不包含的波长的光被区域(31)的导波路限制而共振。这样，区域(31)的导波路起到共振器的功能。

摘要： 本发明公开了一种三维三角光子晶体、四方光子晶体、五角光子准晶的晶格周期及排列规则的控制方法，所述装置包括：空间滤波器、第一透镜、多光楔棱镜、铌酸锂晶体、光阑、第二透镜、CCD相机。本发明可以实现人为操控这类光子晶体的产生，获得想要的任意周期、特殊子点阵的三维光子晶体，进而获得想要的任意结构的光子晶体能带。本发明还首次提出了通过调节透镜的直径调节宽直径平行光束的尺寸，并通过调节多光楔棱镜中心孔的尺寸，以改变三维光子晶体面积的路径。

摘要： 本发明提出了一种三维光子晶体晶格周期及排列规则的控制方法，包括以下步骤：步骤一：宽直径平行光束经过多光楔棱镜的光楔后偏转，宽直径平行光束的中心部分经过多光楔棱镜的中心孔后不改变方向地继续前行，在干涉区域内交汇，产生干涉；步骤二：通过调节光楔顶角α，可以改变经过光楔后偏转的光束的传播方向，达到调控相干光交叠干涉形成的三维光子晶体的周期的目的；步骤三：通过调节透镜的直径可以调节宽直径平行光束的尺寸，并通过调节多光楔棱镜中心孔的尺寸，可以改变三维光子晶体的面积。本发明可以人为操控这类光子晶体的产生，获得想要的任意周期、特殊子点阵的三维光子晶体，进而获得想要的任意结构的光子晶体能带。

摘要： 本发明公开了一种基于光子晶体表面态的二维光子晶体T型波导，包括一个四方晶格光子晶体W1波导，在该光子晶体W1波导的出口端两侧的光子晶体表面具有一排缺陷层四方晶格光子晶体介质柱，并在光子晶体W1波导出口端外侧具有若干排起反射作用的四方晶格光子晶体介质柱，对光子晶体W1波导出口端的最近邻一排的几个四方晶格光子晶体介质柱的大小进行微调，使其与反射层四方晶格光子晶体介质柱一起调节光场分布。利用本发明，可以设计面积约为传统T型波导面积一半的高效率波导，而且波导的传输率高达90.9％，与传统T型波导相比，本发明提供的基于光子晶体表面态的二维光子晶体T型波导另一个优势是入射端的反射率可以非常小，几乎为0。

摘要： 本发明涉及微纳制造技术领域，介绍了一种全禁带三维光子晶体的压印成型制造方法及全禁带三维光子晶体结构。以高分子聚合物硅橡胶或聚甲基丙烯酸甲酯作为基体材料，采用纳米压印的方式在高分子聚合物基体材料中填入单分散胶体颗粒(聚苯乙烯、二氧化硅或二氧化钛)，使单分散胶体颗粒在高分子聚合物基体材料中形成面心立方结构。在压印模板凸起部分吸附单分散胶体颗粒，并以微接触式纳米压印工艺使单分散胶体颗粒在液态高分子聚合物基体材料上形成了具有面心立方111面的二维结构，其中单分散胶体颗粒即为面心立方111面上的基元，之后逐层叠加，最终形成具有面心立方结构的全禁带三维光子晶体。

摘要： 一种具有周期性折射率结构的三维光子晶体，该结构包括第一层、第二层、第三层和第四层，该第一层具有基于第一矩形晶格的周期性结构，该第一矩形晶格在平面方向上沿着第一轴的周期为A而沿着垂直于第一轴的第二轴的周期为B，该第二层具有设置在相对于第一矩形晶格的位置沿着第二轴平移+3B/8的位置上的周期性结构，该第三层具有设置在相对于在第一层中的周期性结构的位置沿着第一轴平移A/2并沿着第二轴平移B/2的位置上的周期性结构，该第四层具有设置在与第二层中的周期性结构相同的位置上的周期性结构。

摘要： 根据本发明的三维光子晶体在宽波长区域中具有完全光子带隙，并可容易地制造。周期性地堆叠了包括周期性折射率结构的多个层的三维光子晶体包括：具有设在第一矩形晶格和第二矩形晶格的晶格点处的孔的第一层；在面心矩形晶格的晶格点处具有柱状结构的第二层；具有与第一层的周期性结构相同的周期性结构、并被设在偏移位置处的第三层；以及具有与第二层的周期性结构相同的周期性结构的第四层。

摘要： 本发明公开了一种三维三角光子晶体、四方光子晶体、五角光子准晶的晶格周期及排列规则的控制装置，所述装置包括：空间滤波器、第一透镜、多光楔棱镜、铌酸锂晶体、光阑、第二透镜、CCD相机。本发明可以实现人为操控这类光子晶体的产生，获得想要的任意周期、特殊子点阵的三维光子晶体，进而获得想要的任意结构的光子晶体能带。本发明还首次提出了通过调节透镜的直径调节宽直径平行光束的尺寸，并通过调节多光楔棱镜中心孔的尺寸，以改变三维光子晶体面积的路径。