SiO_2三维光子晶体薄膜的制备与光学特性

利用胶体晶体法沉积SiO2三维光子晶体,利用扫描电子显微镜（SEM）和分光光度计研究该晶体的结构特性和光谱特征,考察颗粒浓度、反应温度对光子禁带的影响.结果表明：随着SiO2颗粒浓度增大,反射强度随之增大,当浓度为1.92%时,反射强度最大,进一步增加浓度反射强度降低,同时光子禁带宽度变窄,禁带位置蓝移;随着温度增加,反射强度增加,禁带位置蓝移.     

双酚A印迹水凝胶膜的制备与表征

以光子晶体和分子印迹技术相结合,制备一种灵敏度高、特异性强、响应速度快的分子印迹光子晶体水凝胶膜（MIH）。该MIH以双酚A（BPA）为模板分子,以甲基丙烯酸（MAA）为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EGDMA）为交联剂,在紫外光下进行聚合。用扫描电镜（SEM）考察MIH表面特征,紫外-可见分光光度计来探究MIH对模板分子的响应特性。结果表明：MIH形成了有序的三维网状相互贯通的孔洞结构;同时MIH具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点,当BPA磷酸盐缓冲液浓度从10-15mol/L增大到10-6mol/L时,MIH的布拉格衍射峰从597 nm移动到569 nm处;而在不同浓度BPA类似物（四溴双酚A）的磷酸盐缓冲液中基本上没有移动,非分子印迹光子晶体水凝胶膜（NIH）浸在不同浓度BPA磷酸盐缓冲液中,其布拉格衍射峰也基本上没有移动。     

胶体光子晶体带隙研究

以220 nm单分散聚苯乙烯微球悬浮液为原料,通过透析自组装、自然干燥制备胶体光子晶体。分别利用扫描电子显微镜和光纤光谱仪表征该晶体薄膜的微结构和光学特性。考察了光纤探头检测角度及溶剂渗透对样品衍射峰的影响。结果表明:所制备的胶体光子晶体具有良好的长程有序性,其衍射峰位置与光纤探头检测角度有关。研究还发现,通过有机溶剂二甲基硅油渗透晶体空隙可以改变光子晶体带隙位置和衍射强度,并通过有效填充率计算修正,验证了光子晶体带隙改变服从布拉格定律。     

胶体自组装法制备光子晶体颜料的研究进展

与传统颜料生产及应用过程中的污染、能耗相比,光子晶体颜料是一种绿色无污染的新型结构色颜料。分析了光子晶体的生色原理,归纳了胶体自组装法制备光子晶体结构色颜料的方法。彩虹色光子晶体颜料的制备方法中,重力沉降法和垂直沉积法的工艺和设备最为简单,喷墨打印法可按需在基材表面精确定位、效率高。非彩虹色光子晶体颜料通常采用掺杂法、喷涂法、雾化沉积法及核壳结构法等制备,其中喷涂法和雾化沉积法可快速、大面积制备非彩虹色光子晶体颜料;核壳结构法能够制得稳定性较好、饱和度高的颜料。最后总结了光子晶体结构色颜料的优缺点及应用前景。     

胶体光子晶体在微透镜中的应用研究

主要通过在球型微透镜的表面包裹胶体晶体的方法,在一个微透镜上实现了几何光学与物理光学内容的集成。此时的微透镜不仅具有汇聚光线的功能(几何光学内容),同时由于光子晶体的禁带效应,它还具有了滤波的功能(物理光学内容)。微透镜的滤波波段可以由胶体粒子的大小来控制。     

光子晶体及其应用

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料。文章介绍了光子晶体的基本概念,物理特性及其在光学、微波等方面的应用。     

一维光子晶体光子禁带研究

设计SiO2/TiO2一维光子晶体,利用琼斯矩阵理论,模拟分析其禁带特性。结果表明：光子禁带随光子晶体介质厚度比的增大而加宽,且往长波方向移动;光子禁带不受光子晶体周期数的影响。根据理论模拟得出的最佳参数制作了应用于光通讯波段的一维光子晶体带阻滤波器,并测量了该光子晶体的光子禁带,实验结果与理论模拟一致.     

二维全息光子晶体禁带展宽方法

讨论了二维复周期全息光子晶体禁带展宽的方法,二维复周期全息光子晶体可以使禁带成倍展宽.此外发现二维全息光子晶体中,除原来预期的禁带外,还出现了附加的禁带.当记录光波的入射角小于某个临界值,并且满足一定数值时,附加的禁带会使二维禁带进一步展宽;而当入射角超过临界值时,禁带会消失,这时禁带反而会变窄.这一现象对制作二维宽带隙光子晶体具有指导意义.     

一维光子晶体滤波器的设计

利用光子晶体的光子禁带和光子局域的两点特性,对一维光子晶体带隙和加入缺陷后光子禁带中出现极窄透射带宽进行了分析,设计了中心波长在532 nm、透射谱线宽度低至0.0002 nm,中心波长透射率接近100 %,带外透射率为0 %的一维光子晶体滤波器,并对一维光子晶体滤波器的滤波特性进行仿真.结果得出:在入射角偏移时,透射峰中心波长向短波方向偏移,峰值透射率有所下降,运用缺陷层厚度变化可导致透射峰偏移的特性,对入射角引起的透射峰偏移进行修正.     

一维双周期光子晶体的特性分析

借助传输矩阵法研究一维光子晶体的光传输特性。当一维光子晶体为双周期时,两光子晶体禁带的交叠处将会出现明显的共振透射峰。当一维双周期光子晶体的一种组成介质的介电常数为复数并且其虚部为正时,两透射峰都将出现吸收现象。如果该介电常数虚部为负,则两透射峰都将出现放大现象。     

碳化硅与氮化硅一维光子晶体的模拟

根据白光发光二极管(LED)的发光特点,在LED蓝光光源和荧光粉之间,设计了碳化硅与氮化硅一维光子晶体,对蓝光的频率进行有选择的透射,而其他频率的光,则尽可能地增加反射,从而提高出光效率.     

光子晶体光纤的色散特性分析

从麦克斯韦方程组出发,利用有限元方法,分析光子晶体光纤的色散特性。在考虑纯石英材料自身色散的前提下,计算光子晶体光纤的模场分布,基模有效折射率和色散系数等参数。结果表明,调节空气孔直径d和包层空气孔间距∧的大小,改变空气孔填充介质的折射率n,可以有效地控制光子晶体光纤的色散,为光子晶体光纤的设计和制造提供了理论依据。     

带隙型光子晶体光纤及其分析方法

光子晶体光纤是近年来出现的一种新型光纤,其特点是包层排列有规则或随机分布的波长量级的空气孔。包层中的微结构使得光子晶体光纤能够呈现出许多传统光纤不具备的特性,其在光通信领域具有极大的应用前景。文章从光子晶体的概念出发,概述了光子晶体的特征,通过引入光子晶体光纤的概念,介绍了光子带隙型与全内反射型光子晶体光纤的基本结构及导光原理。同时文章简要分析了带隙型光子晶体光纤的各种主要理论研究方法,并对其做出了相应的评价。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响。研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动。但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子。此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响。     

准周期性对光子晶体缺陷模的影响

利用传输矩阵法研究了Bragg镜的准周期性对光子晶体缺陷模的影响.研究表明,无论是高折射率介质层还是低折射率介质层,当其折射率或厚度按一定的递变规律递增时,缺陷模都将向低频方向移动,递减时则向高频方向移动.但对缺陷模品质因子的影响却不同,高折射率介质层的折射率递增时品质因子提高,递减时品质因子减小;但低折射率介质层的折射率递变时品质因子的变化规律刚好相反;而介质层厚度的递变几乎不影响品质因子.此外还研究了准周期性对缺陷层内电场增强效应的影响.     

介电常数连续变化的含左手介质一维光子晶体

研究了一种包含左手材料的介电常数在一个单元内从-ε0到ε0连续变化的一维光子晶体,通过理论分析和数值计算,得到了该结构的色散关系．结果表明：即使在可见光区域该结构也存在一个很大的带隙．     

准周期结构一维光子晶体的透射谱

提出了折射率和层厚分别递增或递减的准周期一维光子晶体结构,并用传输矩阵计算了此类准周期光子晶体的透射谱,其光子带隙均相对于周期性光子晶体带隙产生了移动。当折射率递变时,移动方向与递变符号有关。当层厚递变时,光子带隙均向长波方向移动。光子带隙移动量的大小随周期数的增加而增加。