石墨烯插层对磁光光子晶体滤波特性的影响研究

对一种镜像对称结构的一维磁光子晶体,采用4×4传输矩阵法研究了在该光子晶体中引入石墨烯插层后的滤波特性。结果表明,石墨烯插层的引入会使透射峰的中心波长发生偏移。透射峰的幅度和偏移方向与石墨烯插层的位置和层数有关。由于石墨烯光学特性的可调特性,引入石墨烯插层的磁光子晶体将可实现动态滤波。文章的研究结果为相关器件的设计提供了参考。     

基于二维光子晶体的偏振器研究

当二维光子晶体中TE/TM模式光子能带结构不同并且光子禁带的位置互相错开时,光子晶体就可以作为偏振器使用.将平面波展开法和传输矩阵法作为光子晶体研究的理论工具,计算了二维三角形晶格圆柱晶胞光子晶体的能带结构,并且研究了光子晶体在不同入射角度下的光学传输特性.这种基于光子晶体的偏振器有望在集成光路技术及相关器件中得到重要的应用.     

单负材料光子晶体的零有效相位带隙特性研究

构造一个由两种不同类型的单负材料(ENG和MNG)周期排列所组成的一维光子晶体。利用传输矩阵理论研究该晶体的带隙结构,通过色散关系确定零准eff带位置。结果出现一个特殊的禁带零Φeff带,该禁带的宽度与材料的厚度有关,而与晶格常数、入射角无关。     

基于多维光子晶体及非晶光子晶体的结构色构筑研究进展

自然界中的颜色不仅仅来源于化学色素,还有很大一部分来源于光与微观结构相互作用后显现的结构色。光子晶体以及非晶光子晶体构成的结构色受到了广泛的关注。光子晶体微观结构包括组成一维光子晶体的纳米薄膜,组成二维光子晶体的线型或带状材料,以及组成三维光子晶体和非晶光子晶体的纳米微球等。不同于传统的化学色素,结构色由于颜色鲜艳不褪色,无毒无污染等优点而备受关注。本文主要以纳米薄膜组成的一维光子晶体和纳米微球组成的三维光子晶体和非晶光子晶体为例,综述了基于微球自组装以及连续薄膜包覆形成光子晶体及非晶光子晶体结构色的方法,并详细阐述不同光子晶体及非晶光子晶体产生结构色的原理和各种方法中常用的材料,不同方法的适用范围,优缺点和相应结构色的潜在应用。     

利用平面波展开法在matlab中计算一维光子晶体的带隙结构

利用平面波展开法,在王建东所研究的光在光子晶体(photonic crystal)中传输所满足的非线性薛定谔方程基础上,计算光子晶体间隙结构的本征方程,根据本征方程在matlab中进行运算,得到光子晶体的带隙结构。     

介质材料光学特性的研究

利用传输矩阵方法研究了光波在一维周期性介电材料中的传播特性,并通过介质不同宽度的组合,达到过滤指定光波的性能。文章通过具体的分析,研究,充分利用了传输矩阵方法的优点,从而对介质材料光学特性进行具体研究。     

非对称润湿特性纺织基材上高稳固光子晶体的构筑

为提升纺织基材上光子晶体结构色的耐久性,从印花色浆性能和基材润湿性2个角度切入,以具有自交联特性的聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(P(St-NMA))胶体微球为主要成分制备印花色浆,采用丝网印花法在具有非对称润湿特性的纺织基材上构筑光子晶体生色结构,并测试制备所得光子晶体在纺织基材上的稳固性。结果表明：当印花色浆中微球质量分数为80%、自交联促进剂盐酸质量分数为5%～10%时,有助于得到结构色鲜艳且结构稳固的光子晶体;采用等离子体技术可实现纺织基材的非对称润湿特性,当处理时间为3 min时,可得到正、反面接触角为56°和110°的纺织基材,且在此基材正面构筑得到的光子晶体能够兼顾结构色效果和结构稳固性。     

太赫兹光子晶体波导传输特性研究

文章研究了含有缺陷的二维光子晶体TM模能带结构和太赫兹波的传输特性。研究发现,含有线缺陷的光子晶体波导能带结构发生了弯曲,具有非常优越的导波性能,THz波只能沿着线缺陷区域传播,几乎没有能量从波导的上下两侧泄露出去。此研究结果对高速率、超宽带THz通信系统的发展具有重要的指导意义,为太赫兹波器件的开发提供重要理论依据。     

基于COMSOL Multiphysics的光子晶体线缺陷波导设计

文章利用COMSOL Multiphysics有限元物理仿真软件构建二维光子晶体,并计算其光子能带,简要介绍了超胞法计算线缺陷带结构,以及计算了线缺陷光子晶体的透射率和线缺线光波导传输效果。     

光子晶体及其在全光集成中的应用

光子晶体是一种近年被人们广泛研究的新型结构材料,其对光波的有效调控特性使得全光信息系统的实现成为了可能,广阔的应用前景使光子晶体成为国际学术界的一个研究热点。本文简要介绍了光子晶体的概念以及基于光子晶体的器件在全光集成系统中应用。     

自参考磁流体磁场传感器研究

基于磁流体的光学特性,提出一种自参考塔姆等离子体激元混合模磁场传感器。该传感结构由两个金属-分布式布拉格反射器结构和嵌于二者之间的用于感应外磁场的磁流体层构成。研究表明,该传感结构可激发两个塔姆等离子体激元。在一定的结构参数下,其中一个基本不随外磁场的改变而发生变化,而另一个对外磁场非常敏感。数值结果表明,该传感结构的探测灵敏度要优于已报道的采用单层磁流体作为传感层的光子晶体磁场传感器。研究结果为磁流体磁场传感器的设计制备提供了参考。     

涤纶织物上自交联型P(St-NMA)光子晶体的构筑及其结构稳固性

为提升光子晶体生色结构在纺织基材上的稳固性,以自交联型聚(苯乙烯-N-羟甲基丙烯酰胺)(P(St-NMA))胶体微球为结构基元,通过数码喷印技术将其施加到涤纶织物上构筑光子晶体生色结构。观测P(St-NMA)微球的形貌,表征光子晶体的排列和结构色效果,并测试和对比PSt和P(St-NMA)2种光子晶体生色结构在基材上的稳固性。结果表明:P(St-NMA)胶体微球具有典型的核壳结构,其中疏水性的聚苯乙烯(PSt)为核层,亲水性的聚N-羟甲基丙烯酰胺为壳层;P(St-NMA)光子晶体生色结构排列规整,色彩鲜艳、虹彩明显;相比PSt光子晶体生色结构,P(St-NMA)光子晶体生色结构的稳固性显著提升,经折叠、水洗后不易脱落。     

基于光子晶体光纤倏逝波耦合海水盐度传感机理研究

光子晶体光纤倏逝波传感器是近年来发展起来的一项光学检测技术,利用光子晶体光纤导光机制和模式特性来对温度、压力、液体浓度等参数进行精确测量。     

光子晶体光纤制备工艺的发展与现状

光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF),也被称为微结构光纤或多孔光纤,以其独特的控制和传输光的方式突破了传统光纤的局限,带来了光纤光学及其应用领域的一场变革,为光纤技术及其应用领域发展提供了新的发展契机。文章首先简单地回顾了光子晶体光纤发展的历程、光子晶体光纤的分类和导光机制,然后对PCF的制备工艺和研究进展作了较全面的综述。     

基于液态光子晶体固定化的柔性结构生色膜制备及其性能

针对光子晶体材料结构稳定性较差的问题,以光固化型单体取代常规组装介质水制备液态光子晶体,通过紫外光聚合固化构建纳米微球嵌入弹性体式的非密堆积阵列光子晶体,制备结构稳定的柔性光子晶体结构生色膜,并对其结构和性能进行分析。结果表明:液态光子晶体的光学性质可通过胶体体系中SiO₂纳米微球的体积分数及其粒径进行调控,随SiO₂体积分数由22%增大至40%,其微球间的平均间距逐渐减小,液态光子晶体结构色蓝移;固定SiO₂微球体积分数,当其粒径由123 nm增加至178 nm时,液态光子晶体结构色红移;液态光子晶体色彩鲜艳、饱和度高,经紫外光辐照后,所构建的固态光子晶体膜具有明显的虹彩效应和优异的柔韧性,并表现出显著的力致变色性能,展示了其在智能可穿戴纺织材料领域良好的应用潜能。     

纺织基材上P(St-MAA)/WPU复合光子晶体生色结构的快速制备及其性能

为快速制备兼顾结构色效果和结构稳定性的光子晶体生色结构,提出了一种采用填充法制备复合光子晶体的方法。先将聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)(P(St-MAA))胶体微球预组装液喷涂于涤纶基材上制备光子晶体,再利用水性聚氨酯(WPU)对P(St-MAA)光子晶体上进行二次喷涂,最终得到P(St-MAA)/WPU复合光子晶体。探究WPU质量分数对光子晶体排列、结构色效果、结构稳定性的影响,并分析P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的光学性能。结果表明：喷涂WPU不会破坏光子晶体原有的规整排列,其会优先渗入P(St-MAA)微球间的缝隙中,逐渐替代原光子晶体内中的空气,最终实现对P(St-MAA)微球的包裹;WPU的填充使得P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的平均折射率增加,结构色色相产生红移现象;P(St-MAA)/WPU复合光子晶体的结构稳定性高于P(St-MAA)光子晶体,且WPU的质量分数越大,稳定性改善程度越明显;喷涂WPU后所得的复合光子晶体结构仍呈现出良好的结构色效果且虹彩效应明显。研究结果为在纺织基材上快速制备兼具鲜艳结构色和稳定结构的光子晶体提供了简便方法,可推动光子晶体生色结...     

可用于纸基材料书写印刷的SiO2光子晶体自组装性能

本研究采用双基片垂直自组装法和旋涂法制备硅基光子晶体,研究了粒径分布及高温热处理对光子晶体结构色的影响,表征了双尺寸和夹心结构光子晶体的微观形貌和光学特性等性能。结果表明,高温热处理有助于增强光子晶体结构色的鲜艳度,且光子晶体在载玻片上的附着强度增加。随着SiO₂微球粒径的增大,光子禁带的中心波长位置逐渐向长波段移动。对于单分散SiO₂微球,粒径越均一,自组装的光子晶体结构色越鲜艳。与双尺寸晶体相比,均一粒径晶体的自组装有序性更好;L-S-L结构比S-L-S结构的光子晶体排列更加平整有序。高浓度的SiO₂微球乙醇分散液书写在黑色纸基材料上,可以呈现出色彩鲜明和饱和度较高的颜色。     

光子晶体材料在食品安全检测中的应用

瘦肉精、“毒”奶粉、染色馒头等食品安全事件屡屡发生,严重危害人体健康与生命安全。同时,农兽药残留、重金属超标、非法添加物等食品安全问题已成为社会热点话题,对这些食品有害物的监测和检测必不可少。因此,建立健全食品安全检测技术体系,对保障食品质量安全和人们身体健康至关重要。光子晶体由于其自身的光学特性及光子带隙的可调控性,在食品有毒有害物质的检测研究中引起广泛关注,可作为可视化、无标记的快速检测材料。本文综述了光子晶体材料的优势及其在食品中有害物检测中的研究进展,简要介绍了光子晶体材料在富集纯化、防伪标签方面的应用,并展望了光子晶体传感材料的未来发展方向,为光子晶体材料在食品安全领域的研究提供参考与启示。     

指数掺杂反射式GaSb光电阴极表面光电压谱研究

通过求解一维少数载流子扩散方程,对反射式GaSb光电阴极表面光电压谱理论公式进行了研究。利用MOCVD外延生长掺杂结构不同、吸收层厚度相同的两种阴极材料,通过MIS法表面光电压谱测试和理论拟合发现,指数掺杂结构在后界面符合速率和吸收层厚度相同的情况下能够有效提高GaSb阴极少子扩散长度,主要原因是指数掺杂形成的内建电场有助于光生电子以电场漂移的方式向吸收层表面运动,从而提升GaSb光电阴极的光电发射效率和表面光电压谱。     

分子印迹仿生光子晶体的制备及其在己烯雌酚检测中的应用

探讨分子印迹仿生光子晶体的制备及其在己烯雌酚残留检测应用的可行性。方法采用悬浮聚合法、垂直沉降法等方法制备出性能稳定的分子印迹仿生光子晶体。结果分子印迹仿生光子晶体对己烯雌酚残留最低响应浓度为10 ng/mL,并展现出较高的响应特异性。结论将分子印迹技术与光子晶体结合可发展出一种高性能检测材料,即分子印迹仿生光子晶体,不仅具有制备简单、制备材料低廉等优势而且具有较高的检测性能。