光折变缺陷光子晶格的局域光特性研究

以交叉相位法为基础,分别在LiNbO_3:Fe晶体中构造了带有微米量级线缺陷的四方和三角的12μm×12μm光折变光子晶格,并且重点研究了在不同类型和不同的实验条件下的光折变光子晶格中线缺陷的能否局域光的特性。     

光折变光子晶格局域光的角度要求研究

实验中我们用与在LiNbO_3:Fe晶体中写入光折变光子晶格时相同频率的光照射到LiNbO_3晶体写入光折变光子晶体的区域,在入射光与光折变光子晶格周期方向成较小的角度(小于12°)时,观察到了光折变光子晶格对光的局域现象。利用光在分层介质中传播时的传输特性,理论上计算了光在光折变光子晶格中传播时的反射率R与入射角度θ(入射光束与光子晶格周期方向的法线所成角度)之间的关系。发现理论计算结果与实验结果是相一致的。     

线状缺陷态光子晶格光学特性的实验研究

利用实验的方法对自散焦LiNbO3∶Fe晶体中构造的缺陷态光子晶格光学性质进行了研究。实验表明影响缺陷态光子晶格光学性质的因素很多,如有无格子、晶格周期的不同,还有缺陷在晶格中的角度和缺陷间晶格列数都对其光学性质有很大的影响。文中同时对实验现象也做了初步的理论解释,这对光子晶格的制作与应用有一定的指导意义。     

胶合透镜法在LiNbO3：Fe晶体中制作光折变光子晶格

研究了一种制作光折变光子晶格的新方法——胶合透镜法。利用此方法在LiNbO3：Fe晶体中成功的制作了一维和二维光折变光子晶格。同时,对实验现象和实验原理进行分析得到,此种方法不仅可以得到较大面积的干涉区域从而可以制作出较大面积光折变光子晶格,此外这种方法可以实现晶格周期的连续调节,进而可以根据需求制作不同周期的光折变光子晶格。在实验中也验证了这种方法的优点与可行性,这对光子晶格的制作与研究有一定的意义。     

胶合透镜法在LiNbO_3:Fe晶体中制作光折变光子晶格

研究了一种制作光折变光子晶格的新方法——胶合透镜法。利用此方法在LiNbO3∶Fe晶体中成功的制作了一维和二维光折变光子晶格。同时,对实验现象和实验原理进行分析得到,此种方法不仅可以得到较大面积的干涉区域从而可以制作出较大面积光折变光子晶格,此外这种方法可以实现晶格周期的连续调节,进而可以根据需求制作不同周期的光折变光子晶格。在实验中也验证了这种方法的优点与可行性,这对光子晶格的制作与研究有一定的意义。     

片光法构造缺陷态光折变光子晶格

实验上利用四孔的掩膜和柱透镜成功的在LN晶体中构造了不同类型的缺陷态光折变光子晶格,发现当缺陷的写入角度与c轴垂直时,写入的缺陷最好,平行时最差,并描绘了折射率随时间变化曲线,发现写入时间为40分钟时为最佳写入时间。推导了四孔掩膜的电磁场分布并在理论上模拟了四孔掩膜和柱透镜的空间光场分布,验证了此方法的可行性,这对缺陷态光子晶格的研究和应用有一定的意义。     

掩膜成像法在LiNbO_3:Fe晶体制作缺陷态光子晶格

在用掩膜法制作光子晶格的实验中,我们分别在薄、厚LiNbO3:Fe晶体中成功地制作了带有缺陷的(2+1)维光折变光子晶格且比较了二者的异同,并结合透镜成像的相关理论找出了造成这些异同的因素,又对这些因素做了详细的分析。这对更好的利用掩膜成像法制作光折变光子晶格有一定的指导意义。     

马赫-曾德干涉仪观测光写入平面光子晶格折射率调制度的实验研究

研究了用搭建的马赫-曾德干涉仪光路和LBA-PC模式分析仪组成的观测系统,对掺铁铌酸锂晶体光写入平面光子晶格折射率调制度的分布进行观测的方法。利用CCD记录下晶体在平面光子晶格写入前后的像面投影图和全息干涉图,通过模式分析仪再现出其反映平面光子晶格折射率调制度分布的相位图信息,进而测出条纹变化量和条纹间距,从而实现对掺铁铌酸锂晶体光写入平面光子晶格折射率调制度分布的实验观察并测量。     

大面积小周期(2+1)维光折变光子晶格的制作

对利用光辐照技术在铌酸锂(LiNbO3:Fe)晶体中制作大面积小周期(2+1)维光折变光子晶格进行了详细实验研究。采用波长为532nm激光在晶体中成功地构造了面积为5.7mm2、晶格周期为13μm×13μm的(2+1)维光折变光子晶格。给出了实现大面积、小周期(2+1)维光折变光子晶格制作的实验参数,并对在实验中需要注意的问题进行了详细说明。     

大面积小周期(2+1)维光折变光子晶格的制作1

对利用光辐照技术在铌酸锂(LiNbO3:Fe)晶体中制作大面积小周期(2+1)维光折交光子晶格进行了详细实验研究,采用波长为532nm激光在晶体中成功地构造了面积为5.7mm2、晶格周期为13um×13um的(2+1)维光折交光子晶格.给出了实现大面积、小周期(2+1)维光折交光子晶格制作的实验参数,并对在实验中需要注意的问题进行了详细说明.     

Band Gap Modification of Diamond Photonic Crystals by Changing the Volume Fraction of the Dielectric Lattice

Photonic crystals with a diamond structure of epoxy lattices in which TiO₂-based ceramic particles are dispersed were fabricated by stereolithography. The periodicity of the lattice was designed to reflect electromagnetic waves in the gigahertz range. The volume fraction (β) of the dielectric lattice medium was modified from 14% to 33% by changing the rod diameter of the lattice. The photonic band gap was observed along Γ-L 〈111〉, Γ-X 〈100〉, and Γ-K 〈110〉 directions and the complete photonic band gap was formed at over β= 20%. The width of the forbidden gap increased gradually when the β increased over 14%, and reached 2.4 GHz at β= 33%. These results agreed with the band calculation using the plane wave expansion method.     

光诱导光子晶格折射率对比度影响因素的探究

由实验测量得到的不同写入角度下的衍射效率,通过衍射效率与折射率对比度的关系,间接得到了折射率对比度与光子晶格周期的关系.关系表明折射率对比度随晶格周期的变化确实有一极值存在.说明写入不同周期的光子晶格会有不同的折射率对比度.用不同掺铁浓度的晶体实验时发现随着掺铁浓度的增大折射率对比度的最大值也增大,并且最大值的位置向晶格周期人小的方向移动,这与理论计算结果相吻合.因此,在实验与理论上证实了折射率对比度确实与写入的光子晶格的周期和掺铁浓度有关.     

二维光折变缺陷光子晶格的制作

研究了一种制作缺陷光子晶格的新方法,即交叉相位法。利用此方法,成功地在(2+1)维12μm×12μm的光子晶格中构造了微米量级的线缺陷和点缺陷,验证了此方法在构造缺陷光子品格的可行性和优越性。     

Fabrication of Photonic Crystal with a Diamond Structure Having an Air Cavity Defect and its Microwave Properties

Three-dimensional photonic crystals with a diamond lattice structure consisting of 5 × 5 × 5 unit cells with the unit cell dimension of 15 mm were fabricated using TiO₂-based ceramic particles dispersed epoxy by stereolithography. The diamond lattice showed a perfect band gap between 14.3 and 15.8 GHz. An air cavity defect with a rectangular shape (15 mm × 45 mm × 15 mm) was introduced at the center of the crystal by extracting 3 unit cells in order to investigate the shape effect of the defect on the formation of localized defect modes of electromagnetic wave. When microwaves were radiated normal to the wide sides (45 mm × 15 mm) of the rectangular shape defect, a sharp localized mode appeared at the middle of the band gap. However, no localized mode was observed for incident waves normal to the smaller side (15 mm × 15 mm) because of the symmetry mismatching between internal eigenmodes in the defect cavity and incident plane waves. The mode analysis using a simple cavity model showed the penetration of the electric field of resonant modes about 2.4 mm into the host lattice.     

Silicon-based photonic crystals fabricated using proton beam writing combined with electrochemical etching method

ABSTRACT: A method for fabrication of three-dimensional (3D) silicon nanostructures based on selective formation of porous silicon using ion beam irradiation of bulk p-type silicon followed by electrochemical etching is shown. It opens a route towards the fabrication of two-dimensional (2D) and 3D silicon-based photonic crystals with high flexibility and industrial compatibility. In this work, we present the fabrication of 2D photonic lattice and photonic slab structures and propose a process for the fabrication of 3D woodpile photonic crystals based on this approach. Simulated results of photonic band structures for the fabricated 2D photonic crystals show the presence of TE or TM gap in mid-infrared range.