顏色是大類最重要的感覺之一,對顏色與光的探究一直長久以來的研究課題。顏色可以分為色素色和結(jié)構(gòu)色兩類。前者是依靠顏料對光的選擇性吸收形成,后者依賴自身特殊的組成結(jié)構(gòu)對光線的特殊作用,它所形成的色彩有普通顏料不具備的眾多優(yōu)點：高亮度、高飽和度、不退色、特殊效果等等,成為顏色科學(xué)界的關(guān)注焦點。本論文以電磁學(xué)FDTD（時域有限差分法）為理論基礎(chǔ),基于周期性光柵微結(jié)構(gòu)的呈色機理,用FDTD solutions設(shè)計出具有顏色特性的“非對稱光柵結(jié)構(gòu)”,研究了不同光柵參數(shù)包括脊柱、梯柱、周期、材料和入射條件等對其顏色光譜特性曲線峰值的影響及變化規(guī)律。在MatlabR2009a中采用FDTD的計算原理,改變各個參數(shù)進行FDTD的反射率分析,得到對應(yīng)的特征光譜曲線比較圖。分析光譜曲線的變化特征,優(yōu)化光柵結(jié)構(gòu)模型,得到了“最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型”,并研究了非結(jié)構(gòu)參數(shù)包括周期、背景折射率、介質(zhì)折射率、光源入射角度等對“最優(yōu)結(jié)構(gòu)”呈色的影響規(guī)律。獲得了具有最大峰位特征的結(jié)構(gòu)模型,研究了該模型的反射率、電磁強度等光學(xué)特征。研究結(jié)果表明,特殊的光柵微結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生特定的結(jié)構(gòu)色。“非對稱結(jié)構(gòu)”的不同參數(shù)對光譜特性曲線峰值的影響不... 

【文章來源】：天津科技大學(xué)天津市

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 課題研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究目的、意義和研究內(nèi)容
        1.3.1 研究目的、意義
        1.3.2 主要研究內(nèi)容
    1.4 結(jié)構(gòu)色呈色原理介紹
        1.4.1 生物結(jié)構(gòu)色的形成與應(yīng)用
        1.4.2 光柵結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性
        1.4.3 幾種結(jié)構(gòu)色的光學(xué)原理
        1.4.4 FDTD方法簡介
2 材料與方法
    2.1 FDTD Solutions使用流程和方法
    2.2 周期性光柵模型結(jié)構(gòu)的建立
        2.2.1 相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的定義
        2.2.2 非對稱光柵結(jié)構(gòu)模型的設(shè)計
    2.3 優(yōu)化參數(shù)建立最優(yōu)結(jié)構(gòu)
        2.3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
    2.5 最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型的建立及分析
        2.5.1 最優(yōu)結(jié)構(gòu)模型的建立
        2.5.2 各種非結(jié)構(gòu)參數(shù)對結(jié)構(gòu)的影響
    2.6 最優(yōu)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性研究
3 結(jié)果與討論
    3.1 對稱結(jié)構(gòu)模型和非常對稱結(jié)構(gòu)模型結(jié)果比較
    3.2 各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對“非對稱結(jié)構(gòu)”優(yōu)化結(jié)果的影響
    3.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)模型各參數(shù)的變化規(guī)律
    3.4 最優(yōu)結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性規(guī)律
4 結(jié)論
5 展望
6 參考文獻
7 攻讀碩士期間發(fā)表論文情況
8 致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]具有光子晶體結(jié)構(gòu)色的蠶絲織物制備及性能表征[J]. 付國棟,劉國金,黃江峰,周嵐,邵建中.  蠶業(yè)科學(xué). 2013(03)
[2]仿Morpho蝴蝶鱗翅微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性研究[J]. 廖廣蘭,左海波,曹艷波,史鐵林.  中國科學(xué)(技術(shù)科學(xué)). 2010(01)
[3]Microstructure and structural color in wing scales of butterfly Thaumantis diores[J]. HAN ZhiWu1, WU LiYan1, QIU ZhaoMei2 & REN LuQuan1 1 Key Laboratory for Terrain-Machine Bionics Engineering, Ministry of Education, Jilin University, Changchun 130022, China 2 College of vehicle & motive power engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang, 471003, China.  Chinese Science Bulletin. 2009(04)
[4]特殊光子晶體電磁散射角偏特性及其應(yīng)用研究[J]. 何小祥,李浩.  光學(xué)學(xué)報. 2009(01)
[5]Photonic structure in the wings of Papilio Bianor Ganesa[J]. QIN YouHua, LIU Feng, YIN HaiWei, WANG YuLan, LIU XiaoHan & ZHAO Li Surface Physics Laboratory and Department of Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China.  Chinese Science Bulletin. 2007(23)
[6]綠帶翠鳳蝶翅面結(jié)構(gòu)光變色機理的試驗研究[J]. 任露泉,邱兆美,韓志武,關(guān)會英,鄔立巖.  中國科學(xué)（E輯:技術(shù)科學(xué)）. 2007(07)
[7]金屬光柵表面增強喇曼散射TE模的計算分析[J]. 胡國進,胡秀霞,聶義友.  光子學(xué)報. 2007(06)
[8]現(xiàn)代光柵立體印刷 原理與工藝[J]. 盧軍.  印刷技術(shù). 2007(10)
[9]藍蝴蝶翅膀結(jié)構(gòu)電磁散射特性分析[J]. 金魁,何小祥,陳如山.  南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2007(01)
[10]高分辨率平場全息凹面光柵的研制[J]. 李朝明,吳建宏,趙艷皎,唐敏學(xué).  光電子·激光. 2006(07)

博士論文
[1]蝶翅微納結(jié)構(gòu)的光學(xué)特性及變色機理研究[D]. 鄔文俊.華中科技大學(xué) 2012
[2]甲蟲的結(jié)構(gòu)色與結(jié)構(gòu)變色研究[D]. 劉鋒.復(fù)旦大學(xué) 2008
[3]蝴蝶鱗片微觀耦合結(jié)構(gòu)及其光學(xué)性能與仿生研究[D]. 邱兆美.吉林大學(xué) 2008
[4]二維零位光柵原理及其實驗系統(tǒng)研究[D]. 周成剛.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007
[5]生物結(jié)構(gòu)色及人工構(gòu)色研究[D]. 李乙洲.復(fù)旦大學(xué) 2005
[6]一種亞納米級柵距變化量的變柵距光柵分度控制方法的研究[D]. 時輪.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2003

碩士論文
[1]自然納米結(jié)構(gòu)的光功能特性及仿生應(yīng)用[D]. 趙其斌.上海交通大學(xué) 2010
[2]典型蝴蝶鱗片微結(jié)構(gòu)及其反射光學(xué)特性[D]. 鄔立巖.吉林大學(xué) 2006



本文編號：3392968