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《太原理工大学》 2010年
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二维三角晶格光子晶体的光学特性及应用研究

李秀杰  
【摘要】:光子晶体是不同介电常数材料在空间周期性排列所形成的人工晶体结构,利用光子禁带可以方便地操纵电磁波在其中的传播,在光纤、滤波器、无损耗反射镜、全光开关、低阈值激光器、发光二极管等方面具有广泛的应用。 二维三角晶格是最为简单的二维光子晶体结构,已有的研究表明空气圆柱型三角晶格容易产生较宽的完全禁带宽度,而且制备工艺较为成熟,选择这种光子晶体进行深入研究具有重要的实用价值。 本论文应用传输矩阵法对空气圆柱型二维三角晶格光子晶体的能带结构进行了深入的研究,并在此基础上系统地讨论了引入各类缺陷所产生的缺陷模的特征。此外,文中模拟计算了一种新型二维光子晶体异质结在全方位入射光照射下的反射效率,以及外场作用下液晶填充的二维光子晶体带隙结构的变化规律。研究结果可为实现二维光子晶体在光子晶体窄带滤波器、太阳能背反射器、光开关等方面的应用提供理论依据,具有重要参考价值。论文的主要工作包括以下内容: (1)研究了介质折射率和晶格结构参数对空气圆柱型二维三角晶格光子晶体能带结构的影响。结果表明随着填充率的增大,光子禁带向短波方向发生移动,禁带宽度随之增大。填充率增至0.4时,禁带宽度达到最大值;随着折射率的增大,带隙加宽;晶格常数增大,可使光子禁带向长波方向发生位移,禁带宽度增大。此外随着入射光线偏转角度的增大,光子晶体反射率曲线发生了很大的改变。文中还应用平面波展开法验证了计算的正确性。 (2)在二维三角晶格光子晶体中分别引入两种不同类型点缺陷及线缺陷。伴随着缺陷的引入,TM模式光子禁带范围内出现了一条透射率很高的缺陷模。缺陷空气柱半径和介电常数的改变会对光子晶体的能带结构和缺陷模的位置产生影响。对于不同缺陷光子晶体,随着缺陷空气柱半径的增大,缺陷模均向短波方向移动;而缺陷圆柱介电常数的增大则会使缺陷模发生红移,光子禁带整体向长波方向发生位移。通过调整光子晶体中缺陷类型及缺陷参量,可使缺陷模在1050~1150nm波段内变化,该波段为光纤通信所用光波的波长范围。因此可将其用作不同波段窄带选频滤波器并进一步应用于波分复用光通信领域。 (3)设计了一种可用于太阳能反射器的二维三角晶格光子晶体异质结结构,比较了光线从不同入射角度入射时,可见和近红外波段范围内反射率的变化。结果表明随着入射光线偏转角度的增大,光子晶体对400-750nm可见光波段入射光的平均反射率逐渐增大。对于750-1200nm波段近红外入射光线,当偏转角度为30°时反射率最低,为90%,在其它偏转角度下,反射率均达到98%以上,表现出了相当高的反射效率。该异质结可提供极大的全方位反射带,为制作覆盖整个可见光-近红外波段的高效全方位反射器提供了一种可行的途径。 (4)选择二维三角晶格光子晶体作为模板,在空气孔内填充光学各向异性的phenylacetylene液晶材料,通过计算得到了液晶分子旋转角在0°~90°变化时,液晶材料有效折射率的对应关系,并由此得到液晶填充的光子晶体在不同偏振模式下光子禁带结构。结果发现TM偏振模式下,通过控制外场改变液晶旋转角,可方便地对1550nm波长的光实现切断或开通的功能,这在光纤传输网络技术领域具有很大的应用价值。此外,研究结果随着旋转角的改变,液晶填充光子晶体的方向能隙宽度变化较大,即方向能隙调制范围较大,有利于制备性能优良的光开关器件。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:O734

【参考文献】
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1 赵丽,余家国,赵修建,程蓓,张谢群,郭瑞;介孔纳米结构材料的研究与发展[J];稀有金属材料与工程;2004年01期
2 孙志红;光子晶体局域缺陷模及耦合特性研究[J];光学学报;2005年07期
3 李明宇;顾培夫;厉以宇;严晖;;紫外区全角度光子晶体反射镜[J];光学学报;2005年11期
4 欧阳征标,刘海山,李景镇;光子晶体超窄带滤波器[J];光子学报;2002年03期
5 耶红刚,陈光德;组合一维光子晶体全能反射器[J];光子学报;2005年08期
6 刘海山,欧阳征标,李景镇,王启明;用于波分复用的光子晶体滤波器[J];光电子.激光;2002年02期
7 谢东华;何晓东;于海霞;佟传平;冯金顺;;一维光子晶体全角度反射镜[J];激光与光电子学进展;2005年12期
8 顾培夫,黄弼勤,郑臻荣;用于可见光区的薄膜光子晶体全角度反射器[J];物理学报;2005年08期
9 冯尚申,沈林放,何赛灵;大带隙二维正方介质柱三角晶格光子晶体[J];物理学报;2004年05期
10 许震宇,张若京,龚益玲;光子晶体压力传感器的基本原理[J];物理学报;2004年03期
【共引文献】
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1 钱祥忠;新型光子晶体调谐滤波器的研究[J];半导体光电;2005年05期
2 刘启能;;一维光子晶体的偏振特性[J];半导体光电;2006年06期
3 袁纵横;光子晶体压力传感器研究[J];传感器技术;2005年11期
4 唐笑;钱觉时;黄佳木;王智;王华;朱小红;冯庆;;5组分微乳液体系制备纳米氧化钛介孔薄膜[J];功能材料;2007年06期
5 王玉玲;高英俊;王娜;;含缺陷模一维光子晶体的超窄带滤波特性分析[J];广西科学;2007年01期
6 全宇军;韩培德;陆晓东;叶志成;窦金锋;吴黎;;一种计算和分析二维光子晶体缺陷模式的方法[J];光学学报;2006年12期
7 王维江,肖万能,周金运;光波在一维周期介质中传播的色散和反射[J];光子学报;2004年03期
8 崔应留,蔡祥宝;缺陷态复周期光子晶体的特性研究[J];光子学报;2004年06期
9 胡水龙,徐旭明,于天宝;光量子阱单滤波、多通道开关[J];光子学报;2004年08期
10 赵峥,潘炜,罗斌,邓果,李孝峰;基于垂直谐振腔结构的半导体光放大器理论分析[J];光子学报;2004年12期
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1 许震宇;;光子晶体压力传感器在风压测量中的应用[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
2 王刚;温激鸿;刘耀宗;郁殿龙;;任意散射体形状二维周期结构的弹性波带结构计算方法研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
3 Depeng Mao~(abc) Zhengbiao Ouyang~(*abc) Yuancong Zhong~(abc) ~aTHz Technical Research Center,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China; ~bCollege of Electronic Science and Technology,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China; ~cShenzhen Key Lab of Micro-Nano-Photonics Information Technology,Shenzhen 518060,China;Realization of super narrow pass-band and super narrow transmission-angle filters with one-dimensional defective photonic crystal hetero-structures[A];2007年中国青年光学学术研讨会论文摘要集[C];2007年
4 钟远聪;欧阳征标;王宏;孟庆生;罗贤达;;一维缺陷光子晶体中光子局域特性分析[A];2007年中国青年光学学术研讨会论文摘要集[C];2007年
5 Depeng Mao abc,Zhengbiao Ouyang abc,Yuancong Zhong abc aTHz Technical Research Center,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;bCollege of Electronic Science and Technology,Shenzhen University,Shenzhen 518060,China;cShenzhen Key Lab of Micro-Nano-Photonics Information Technology,Shenzhen 518060,China;Realization of super narrow pass-band and super narrow transmission-angle filters with one-dimensional defective photonic crystal hetero-structures[A];Proceedings of Nanophotonics, Nanostructure,and Nanometrology II[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘玉玲;亚波长衍射微透镜的严格矢量分析[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
2 李岩;光子晶体及其应用的数值模拟研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
3 李明宇;基于薄膜技术的光子晶体理论与器件研究[D];浙江大学;2006年
4 蒋美萍;一维光子晶体的光子带隙、光学双稳态和相位共轭波[D];南京理工大学;2006年
5 戴亚堂;化学沉淀法制备锐钛型介孔纳米二氧化钛粉体的研究[D];四川大学;2006年
6 周玉梅;乙烯—乙烷分离用π络合吸附剂的研究[D];南京工业大学;2006年
7 林保平;含硅聚酰亚胺及其复合薄膜的制备与性能[D];东南大学;2005年
8 林宝勤;微波光子晶体电磁特性研究[D];国防科学技术大学;2006年
9 陈慕华;催化燃烧用钴基催化剂的研制、表征与性能研究[D];四川大学;2007年
10 田从学;从工业TiOSO_4液合成介孔二氧化钛分子筛的工艺及机理研究[D];四川大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宁学峰;一维光子晶体带隙结构及缺陷模的数值研究[D];曲阜师范大学;2005年
2 刘江涛;光子晶体中的反常色散和传导模[D];首都师范大学;2005年
3 冯志芳;几种光子器件的原理及应用的研究[D];北京工业大学;2003年
4 卜涛;一维光子晶体光学特性的理论研究[D];西北大学;2003年
5 王旭东;一维光子晶体光学传输特性的数值研究[D];曲阜师范大学;2004年
6 王晓蒙;无机—有机纳米杂化材料的有序组装及其光催化研究[D];华东师范大学;2005年
7 伍清萍;电磁波在正、负折射率媒质形成的菲波那契准晶中的传输特性[D];中南大学;2005年
8 阮文彪;喷墨打印纸颜料用纳米介孔氧化铝的制备研究[D];天津大学;2004年
9 郝清海;一维光子晶体的能带特性研究[D];曲阜师范大学;2006年
10 耿继国;一维光子晶体禁带结构及缺陷模耦合特性研究[D];曲阜师范大学;2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 杨桂娟;康冬梅;;90°扭曲向列型液晶的电—光开关特性[J];内蒙古民族大学学报(自然科学版);2006年03期
2 殷建玲;黄旭光;刘颂豪;胡社军;;液晶调制的光子晶体可控偏光片和光开关[J];物理学报;2006年10期
3 王东栋,王永生,张希清,何志群;可调光子晶体研究进展[J];物理;2003年11期
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1 刘璟;二维异质结光子晶体滤波器的设计和性能分析[D];福建师范大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈庆春;工业表面活性剂在纳米材料/纳米结构材料制备中的应用及展望[J];日用化学工业;2001年02期
2 李彦,张庆敏,黄福志,顾镇南;表面活性剂溶致液晶体系研究进展[J];大学化学;2000年01期
3 欧阳征标,刘海山,李景镇;光子晶体超窄带滤波器[J];光子学报;2002年03期
4 卜涛,陈慰宗,冯宇,郑新亮;一维光子晶体带隙随偏振光入射角的演变[J];光子学报;2002年09期
5 王利,王占山,吴永刚,王少伟,陈玲燕;具有禁带展宽特性的一维光子晶体[J];光子学报;2004年02期
6 汤亮,袁长胜,陈延峰,祝世宁;连续渐变周期的一维光子带隙结构全能反射器[J];光子学报;2004年05期
7 朱志宏,叶卫民,季家熔,袁晓东,曾淳,张晚云;光子晶体滤波特性分析[J];光子学报;2004年06期
8 李岩,郑瑞生,田进寿,冯玉春,牛憨笨;一种类分形结构光子晶体的能带[J];光子学报;2004年10期
9 申溯,何赛灵;液晶法布里-玻罗滤波器可调谐特性分析[J];光子学报;2005年05期
10 陈宪锋;沈小明;蒋美萍;倪重文;是度芳;;一维光子晶体的缺陷模特性研究[J];光子学报;2005年12期
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1 武东升;一维光子晶体全角度反射器[D];浙江大学;2002年
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1 史军;刘永科;林旭彬;李宝军;;一种衍生于三角晶格的二维光子晶体[J];光子学报;2008年05期
2 于瑶瑶;;三角晶格光子晶体能态密度的研究[J];考试周刊;2009年33期
3 梁兰菊;;太赫兹波段三角晶格二维光子晶体的传输特性[J];发光学报;2009年01期
4 冯帅;杨笛;陈笑;杨玉平;王义全;;二维三角晶格介质柱光子晶体的完全光子禁带[J];中央民族大学学报(自然科学版);2009年03期
5 孙鉴;王明吉;李玉洋;;二维光子晶体的能带分析[J];科学技术与工程;2010年17期
6 赵优美;李双;王凤翔;秦希峰;;二维硅基三角形气孔光子晶体的带隙分析[J];激光与红外;2010年07期
7 李秀杰;韩培德;杨毅彪;梁伟;;基于光子晶体异质结的高效太阳能电池反射器研究[J];光子学报;2010年10期
8 易小菊;控制光子的“半导体”——光子晶体[J];湖南大学学报(自然科学版);2003年S1期
9 宁学峰,王旭东,闫珂柱;光子晶体的带隙破缺随插入介质层变化规律的研究[J];量子光学学报;2005年01期
10 ;量子点堆积三维光子晶体[J];激光与光电子学进展;2008年12期
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1 何赛灵;;光子晶体及其应用[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 宋恺;丁涛;佟振合;;新型对称性胶体光子晶体[A];中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C];2012年
3 梁文耀;;光子晶体透射相位特性在光开关和光逻辑门中的应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
4 张登国;;二维磁性光子晶体光环行器分析[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
5 王科;郑婉华;张冶金;任刚;杜晓宇;邢名欣;陈良惠;;光子晶体垂直腔面发射激光器的模式分析[A];第十六届全国半导体物理学术会议论文摘要集[C];2007年
6 豆义波;韩景宾;卫敏;段雪;;水滑石/二氧化钛光子晶体薄膜的制备及传感器性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第8分会场摘要集[C];2012年
7 张慧慧;申华军;周静涛;刘新宇;;基于自准直特性的硅基光子晶体的应用研究(英文)[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(下册)[C];2009年
8 宁鼎;;光子晶体光纤[A];中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集[C];2004年
9 许震宇;;光子晶体压力传感器在风压测量中的应用[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
10 周济;;“超材料(metamaterials)”及其在信息元器件中的应用[A];中国电子学会第十三届电子元件学术年会论文集[C];2004年
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1 贾正根;光子晶体学俏然崛起[N];中国电子报;2001年
2 吴铭;科学家获得光子晶体纳米结构[N];中国石油报;2003年
3 陈丹;科学家获得光子晶体纳米结构[N];科技日报;2003年
4 张孟军;攀登光子晶体高峰的人[N];科技日报;2004年
5 杨健;中科院取得光子晶体理论创新[N];人民日报;2003年
6 记者 谌达军 通讯员 郑林 王佳;魏南酋蜜发布朽业毒邪颁警报警[N];长江日报;2008年
7 记者 任海军;德研发“隐形斗篷”,效果令人激动[N];新华每日电讯;2010年
8 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室副主任 周济;电子元件走进集成时代[N];中国电子报;2003年
9 ;乐游学海的研究者[N];绍兴日报;2010年
10 ;硅以后的生活[N];科技日报;2002年
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1 李秀杰;二维三角晶格光子晶体的光学特性及应用研究[D];太原理工大学;2010年
2 罗丹;光子晶体中的超透镜和超弯曲效应研究[D];天津大学;2010年
3 鲁辉;二维光子晶体带隙与慢光特性研究及结构优化设计[D];北京邮电大学;2010年
4 任琳;金属纳米壳层光子晶体的制备及其对热辐射的调控[D];吉林大学;2010年
5 吴语茂;计算光子晶体和衍射光栅折射和反射谱的几种新方法[D];中国科学技术大学;2010年
6 李胜;光子晶体和电磁超颖材料在太赫兹频段的应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 林密;含特异材料光子晶体的传输特性[D];电子科技大学;2010年
8 陈海滨;光子晶体波导型器件及其在太赫兹技术中的应用[D];浙江大学;2009年
9 侯金;硅基光子晶体带隙特性与波导研究[D];华中科技大学;2011年
10 万勇;光子晶体的禁带机理及不同结构晶体薄膜的制备和光学性质研究[D];青岛大学;2010年
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1 赵永林;二维斜三角晶格及棋盘格子直波导光子晶体带隙研究[D];曲阜师范大学;2011年
2 江慧;光放大用二维光子晶体及其波导的理论研究[D];大连理工大学;2010年
3 赵优美;基于SOI平板光子晶体的理论研究[D];山东建筑大学;2010年
4 张芬;光子晶体负折射特性及其应用的研究[D];电子科技大学;2010年
5 方博;光子晶体中光脉冲的动态调控和色散关系研究[D];上海交通大学;2010年
6 杨春云;二维光子晶体缺陷间的耦合及波分复用研究[D];南昌大学;2010年
7 张巾;光子晶体太赫兹波导的理论研究与仿真分析[D];西安电子科技大学;2011年
8 刘军;二维复式光子晶体带隙及V型波导传输特性[D];曲阜师范大学;2011年
9 刘艳;光子晶体缺陷中THz波的传输条件和规律研究[D];青岛大学;2010年
10 张勇勇;含磺酸基凝胶光子晶体在分析中的应用[D];天津大学;2010年
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