收藏本站
《浙江大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于薄膜技术的光子晶体理论与器件研究

李明宇  
【摘要】:光子晶体是由介电常数不同的材料周期性分布而成,可以用来控制光的传输。本文主要涉及对基于光学薄膜技术制备的光子晶体材料的研究,包括数值模拟计算方法和薄膜光子晶体特殊效应的研究以及薄膜光子晶体器件的制备和特性测试。对紫外区域一维薄膜光子晶体全角度反射镜、薄膜光子晶体中的超棱镜、偏振和负折射效应以及金属薄膜近场成像进行了研究。 论述了根据角域叠加原理,在石英玻璃基板上用全介质膜系实现了紫外区域全角度一维光子晶体反射镜的设计。采用两个不存在全角度反射带的一维光子晶体在角域上叠加,通过传输矩阵方法,从理论上计算合成光子存在全角度禁带,禁带波长范围从328.95nm到352.11nm,相对带宽为6.80%。实验上采用HfO_2和SiO_2两种薄膜材料,若透射率在1%以下为光子晶体禁带,则禁带波长范围从331.2nm到350.4nm,相对带宽5.63%。从而证明了角域叠加设计的正确性。 研究了一维薄膜光子晶体结构中光子晶体禁带边缘的超棱镜效应。设计了一个多层薄膜滤光片,因为不同波长的入射光在其内部传播的角度不同,所以在入射表面的反射高斯光束侧向位移随波长而变化。利用Maxwell方程组和电磁场切向分量边界连续条件,求解多层薄膜内、外各点的电磁场强度,从而求出反射光束的位移。 首次发现了一维薄膜结构中当膜系的反射群延迟为负时,反射光线会有负的侧向位移现象,这与已报道的研究结果相比有更大的超棱镜效应。通过精确控制薄膜厚度的非极值镀膜方法,制作了薄膜法布里—珀罗滤光片,组建了薄膜超棱镜效应的测试装置,实际观测并测量了因超棱镜效应引起的空间色散位移。同时采用离散傅立叶分解法模拟、解释了实验中发现的反射光高斯光束分裂和透射光束加宽的现象。 提出了一种二维光子晶体偏振分光镜的设计方法,介绍了光栅基板上用Ge/BaF_2多层膜实现二维光子晶体偏振分光镜的优化设计。结果表明,E极化偏振模式的光子禁带宽度为0.083(2π c/a,a是光栅的周期),设计的偏振波长从1.72μm到2.4μm,相对带宽为33.1%。此光子晶体偏振器件制作简单,具有实用性。采用时域有限差分(FDTD)方法模拟了垂直入射时的红外波段二维光子晶体偏振分光镜的透射谱,验证了用平面波方法计算的二维光子晶体能带结构。从实验上初步证明这种光子晶体在垂直入射时具有
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:O734

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孙雪铮;光学薄膜中超棱镜效应的研究[D];浙江大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 徐群和;基于多层介质膜的三维光子晶体设计与制备[D];厦门大学;2007年
2 陈玲;用纳米球类光刻技术可控制备ZnO纳米点的研究[D];浙江大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾国昌,李宏强,陈洪涛,陈鸿,吴翔;一维光子晶体材料中的光学传输特性[J];光学学报;2000年06期
2 欧阳征标,朱骏,李景镇;两端有慢变结构的光子晶体的能带特性研究[J];光学学报;2002年05期
3 江海涛,刘念华;含色散与非线性媒质的光子晶体的简正耦合模[J];光学学报;2002年11期
4 黄弼勤,顾培夫;一维光子晶体禁带的展宽[J];光学学报;2003年12期
5 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
6 章岳光,盛永江,艾曼灵,张梅骄,顾培夫,唐晋发;宽波段宽角度偏振分束薄膜[J];光学仪器;2001年Z1期
7 李明宇,顾培夫;二维光子晶体偏振分光镜[J];光学仪器;2004年02期
8 陈旻,顾培夫,刘旭,李海峰;一维光子晶体的电磁波理论及实现方法[J];光子学报;2001年08期
9 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
10 庄飞,何赛灵,何江平,冯尚申;大带隙的二维各向异性椭圆介质柱光子晶体[J];物理学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 肖三水;光子晶体计算方法和设计的研究[D];浙江大学;2004年
2 陈海星;波分复用系统中基于法布里—珀罗腔的光学薄膜滤波器研究[D];浙江大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾媛媛;吴先良;;时域有限差分方法分析微带天线散射参数和方向图[J];合肥师范学院学报;2008年03期
2 丁让箭,吴先良,张玉梅,赵谨;四阶指数差分及其在FDTD中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年02期
3 尹玉,吴先良;基于时域多分辨分析方法的散射场计算[J];安徽大学学报(自然科学版);2005年03期
4 王建永;陆雪平;杨建设;陈秉岩;;一种新的角点和边棱处理方法[J];安徽大学学报(自然科学版);2006年02期
5 陈鑫;胡军;;电磁脉冲对埋地电缆耦合的FDTD仿真分析[J];安全与电磁兼容;2006年06期
6 曾繁春;陈加清;梁妙元;王盼;;冲击泄流时接地体周围电势分布的FDTD分析[J];安全与电磁兼容;2010年01期
7 汤炳书;沈廷根;;二维光子晶体透射特性的FDTD数值研究[J];半导体光电;2006年01期
8 罗朝明;孙军强;刘靖;;二维非线性光子晶体波导全光开关[J];半导体光电;2006年06期
9 刘启能;;一维光子晶体的偏振特性[J];半导体光电;2006年06期
10 刘启能;;可调谐双通道光子晶体滤波器的设计[J];半导体光电;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨凌霞;葛德彪;魏兵;;金属表面搭接缝隙电磁耦合效应分析[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
2 胡晓娟;葛德彪;杨利霞;;MC-FDTD分析低频电磁脉冲对钢筋混凝土的穿透特性[A];2005年海峡两岸三地无线科技学术会论文集[C];2005年
3 周俊;刘大刚;曾亚文;刘盛纲;;微波谐振腔本征模求解的算法及应用[A];“第十三届全国微波能应用学术会议”暨“2007年国际工业微波节能高峰论坛”论文集[C];2007年
4 刘繁;汪建华;;MPCVD谐振腔内电磁场分布的数值模拟[A];“第十三届全国微波能应用学术会议”暨“2007年国际工业微波节能高峰论坛”论文集[C];2007年
5 王梦麟;张学庆;王新鲁;;战场电磁环境分析模型体系结构研究[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(一)[C];2007年
6 王波;刘旭;徐杰;洪玮;于兵;柏宁丰;肖金标;孙小菡;;楔形光纤和InP基平面光波光路芯片的耦合分析[A];全国第十三次光纤通信暨第十四届集成光学学术会议论文集[C];2007年
7 李童;;Matlab与电磁场算法FDTD[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(上)[C];2006年
8 朱湘琴;王建国;陈再高;孟粉霞;;EMP辐射波模拟器笼形天线的并行数值模拟分析[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
9 付梅艳;陈再高;王玥;王建国;;基于混合单元的电磁场时域有限积分方法研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第6册)[C];2009年
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王海涛;月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D];中国科学技术大学;2010年
2 李学识;基于表面波驱动的等离子体天线及其阵列技术研究[D];华南理工大学;2010年
3 赵立华;纳米尺度光波导及微结构若干性质研究[D];南开大学;2010年
4 刘建龙;金属-绝缘体-金属波导内表面等离子体传输与控制[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 舒志乐;隧道衬砌内空洞探地雷达探测正反演研究[D];重庆大学;2010年
6 高兴宇;表面等离子体及其在亚微米级测量中应用的数值研究[D];天津大学;2010年
7 闫丽萍;生物浅表组织电特性三维重建及其应用研究[D];四川大学;2003年
8 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
9 林青春;基于光子晶体与异向介质的新型天线的研究[D];浙江大学;2004年
10 王学东;无线通信系统中的微波滤波器性能及小型化研究[D];上海大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 滕巍;左手介质基本电磁特性的时域分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 白彦丽;电磁脉冲对开孔屏蔽腔耦合效应的仿真分析[D];沈阳理工大学;2010年
3 王富明;探地雷达的FDTD建模与仿真[D];南昌大学;2010年
4 温清凌;结构无序二维光子晶体的光学特性[D];赣南师范学院;2010年
5 但金国;三维电波传播特性标量抛物型方程的研究[D];杭州电子科技大学;2010年
6 陈新蕾;高阶龙格库塔多分辨时域(RK-MRTD)方法及其应用研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 何页;共形时域有限差分方法的理论研究及其相关应用[D];南京航空航天大学;2010年
8 平兰兰;二维目标电磁散射特性时域有限元方法分析[D];南京航空航天大学;2010年
9 刘增伟;小规模阵列天线结构项电磁散射特性分析研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 封俊;利用FPGA实现等离子体时域有限差分算法的加速[D];南京航空航天大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王亚东,黄靖云,王龙成,叶志镇;半导体量子点的生长机理及特性[J];半导体技术;2000年06期
2 王占国;纳米半导体材料及其纳米器件研究进展[J];半导体技术;2001年03期
3 王占国;纳米半导体材料及其纳米器件研究进展(续)[J];半导体技术;2001年04期
4 詹娟;直接键合硅片的亲水处理[J];半导体技术;1994年06期
5 王占国;纳米半导体材料的制备技术[J];微纳电子技术;2002年01期
6 王志明,吕振东,封松林,赵谦,李树英,吉秀江,陈宗圭,徐仲英,郑厚植;不同厚度GaAs覆盖层对自组织生长InAs量子点退火效应的影响[J];半导体学报;1997年09期
7 王亚东,黄靖云,叶志镇,赵炳辉;多孔硅上生长Ge量子点的光学特性[J];半导体学报;2001年09期
8 周昕,顾书林,叶建东,顺明,秦锋,刘伟,胡立群,张荣,施毅,郑有炓;ZnO纳米岛的MOCVD自组装生长[J];半导体学报;2004年07期
9 齐永兴,陈树强,刘元安,高泽华,钱宗珏;多腔FP滤波器实现Butterworth滤波的数学模型[J];北京邮电大学学报;2005年02期
10 徐毓龙;纳米电子科技的新亮点——量子点器件简介[J];电子世界;2001年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈海星;波分复用系统中基于法布里—珀罗腔的光学薄膜滤波器研究[D];浙江大学;2005年
2 唐锋;白光干涉法保偏光纤偏振耦合测试及其应用[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 卜涛;一维光子晶体光学特性的理论研究[D];西北大学;2003年
2 张聪跃;光纤寄生偏振耦合白光干涉仪光学系统设计[D];天津大学;2004年
3 金波;多通道薄膜滤光片的设计、制备与测试[D];浙江大学;2005年
4 吕玮阁;基于液晶法—珀腔和超棱镜色散的WDM薄膜器件的研究[D];浙江大学;2005年
5 秦小芸;一维薄膜光子晶体理论与应用研究[D];浙江大学;2005年
6 鲁法珂;液晶显示器件的应用与宽视角膜的研究[D];浙江大学;2005年
7 孙磊;ZnO及ZnMgO量子点的可控生长和性能研究[D];浙江大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾国昌,李宏强,陈洪涛,陈鸿,吴翔;一维光子晶体材料中的光学传输特性[J];光学学报;2000年06期
2 欧阳征标,朱骏,李景镇;两端有慢变结构的光子晶体的能带特性研究[J];光学学报;2002年05期
3 江海涛,刘念华;含色散与非线性媒质的光子晶体的简正耦合模[J];光学学报;2002年11期
4 黄弼勤,顾培夫;一维光子晶体禁带的展宽[J];光学学报;2003年12期
5 李明宇,顾培夫;二维光子晶体偏振分光镜[J];光学仪器;2004年02期
6 刘新芽;电磁波在一维非均匀介质中的透射[J];物理学报;2000年02期
7 王辉,李永平;用特征矩阵法计算光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2001年11期
8 庄飞,何赛灵,何江平,冯尚申;大带隙的二维各向异性椭圆介质柱光子晶体[J];物理学报;2002年02期
9 沈林放,何赛灵,吴良;等效介质理论在光子晶体平面波展开分析方法中的应用[J];物理学报;2002年05期
10 庄飞,吴良,何赛灵;用线性变换方法计算二维正方晶胞正n边形直柱光子晶体的带隙结构[J];物理学报;2002年12期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪杰;朱娜;成超;颜晓;;混合柱形二维光子晶体禁带特性研究[J];光电子技术;2011年02期
2 赵永林;闫珂柱;刘军;李开才;;二维斜三角晶格光子晶体完全带隙研究[J];量子光学学报;2011年03期
3 孙鉴;王明吉;李玉洋;;二维五筒型光子晶体结构的提出[J];光电子技术;2011年02期
4 李娇;杨洋;;光子晶体及其应用[J];硅谷;2011年13期
5 崔恩营;倪海彬;吴婧;郭文华;王鸣;;圆柱基底上胶体晶体的制备及光学特性表征[J];光学技术;2011年04期
6 万勇;付凯;任兵;;基于圆弓形散射元的光子晶体禁带研究[J];青岛大学学报(自然科学版);2011年02期
7 刘小勇;吴镭;吴先良;黄志祥;;基于共形FDFD的光子晶体带隙计算方法研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年03期
8 张玉琦;郝欣;魏清渤;杨华;王俏;宋延卫;;聚苯乙烯光子晶体薄膜的光化学行为[J];高等学校化学学报;2011年07期
9 高永芳;时家明;赵大鹏;汪家春;;一种基于光子晶体的远红外与10.6μm激光兼容伪装材料的设计与制备[J];光学学报;2011年06期
10 苏安;;实现高效光传输功能的一维光子晶体透射谱[J];红外与激光工程;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张玉琦;王京霞;姬濯宇;胡文平;江雷;宋延林;朱道本;;光子晶体增强有机染料固态荧光[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
2 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
3 黄爱琴;郑继红;徐邦联;蒋妍梦;唐平玉;庄松林;;可调谐液晶三角格子光子晶体结构参数的变化对光子带隙的影响[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 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
5 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
6 范伟丽;董丽芳;;超晶格结构等离子体光子晶体[A];中国物理学会第十五届静电学术年会论文集[C];2009年
7 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
8 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
9 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
10 马龙;;光电子学新技术-光子晶体[A];江苏省通信学会2004年学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 沈云;微纳结构光学微腔中的光学双稳与耦合慢光传输[D];武汉大学;2009年
3 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
4 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
5 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
6 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
7 肖三水;光子晶体计算方法和设计的研究[D];浙江大学;2004年
8 费宏明;光子晶体量子阱的输运特性[D];山西大学;2009年
9 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
10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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 王彦华;一维液晶光子晶体器件的研究[D];沈阳理工大学;2011年
4 张宁;光子晶体波导慢光动态控制特性研究[D];江苏大学;2010年
5 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
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 王雷雷;光子晶体谐振腔的研究设计[D];电子科技大学;2011年
8 陈侃;基于磁光晶体的太赫兹光子晶体功能器件研究[D];浙江大学;2011年
9 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
10 初单萍;基于光学共振的微结构系统的光学特性研究[D];天津大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026