發(fā)布時間：2021-11-20 16:03

　　光子晶體結(jié)構(gòu)對光譜反射、吸收和透射具有強(qiáng)大的選擇調(diào)控能力,可按照人類需求對光譜進(jìn)行選擇性的調(diào)控和裁剪,獲取所需要的光譜信號,可廣泛運(yùn)用于光譜探測和新能源等領(lǐng)域。本論文基于光子晶體結(jié)構(gòu)出發(fā),從可見到紅外波段,理論模擬設(shè)計不同一維光子晶體結(jié)構(gòu)的光學(xué)性質(zhì),并用于窄帶濾波器光學(xué)元件、輻射制冷器件等研究。具體成果如下:1、設(shè)計并制備出帶寬低于1nm且具有較高透過率的1064nm超窄帶濾波器,其半高寬最窄可達(dá)0.31nm,且具有良好的窄帶濾波作用。探究優(yōu)化鍍膜工藝條件以獲得消光系數(shù)盡可能小的Ta₂O₅、SiO₂薄膜材料,提出了一種光學(xué)薄膜材料光學(xué)常數(shù)的在線檢測方法,通過鍍膜過程中的光強(qiáng)透射率與膜層厚度的對應(yīng)關(guān)系,擬合得到相應(yīng)工藝條件下沉積的膜的光學(xué)常數(shù)。并基于此方法,優(yōu)化鍍膜工藝,獲得消光系數(shù)小的薄膜材料;最后優(yōu)化監(jiān)控方式,最終獲得4種不同光子晶體窄帶濾波器光學(xué)元件。其在低于1nm的半高寬下依舊有75%的透過率,并從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了隨著光子晶體周期數(shù)n的增加,窄帶濾波器半高寬與峰值透過率逐漸減小。2、編輯輻射制冷功率計算程序,并基于此對... 

【文章來源】：上海師范大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波譜圖及其不同波段光譜

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3式中，第一個指數(shù)項(xiàng)exp(2kd/)是場強(qiáng)振幅衰減因子，第二個指數(shù)項(xiàng)expi(t2nd/)是場相位變化因子，其中，nd一般也叫做為光程。而物質(zhì)對光的反射、透射(折射)可由菲涅爾(Fresnel)公式描述。如圖1-2所示，一束光入射一界面后，一部分光反射，一部分光折射。將其中的入射、反射、透射(折射)光的電場平面波動方程帶入麥克斯韋方程組(1-1)，在邊界條件的限制下，便可推導(dǎo)出菲涅爾公式，如公式(1-6)、(1-7)所示。圖1-2光在物質(zhì)界面上的傳播。如下式(1-6)所示，分別表示了光的s分量和p分量：coscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscoscosrsitsisittsisisitrptipiptirpipiptiEnnrEnnEntEnnEnnrEnnEntEnn012012010120120120101222(1-6)得到了反射系數(shù)和透射系數(shù)，s分量和p分量的反射比與透射比便可表示為：

上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論51.1.2光子晶體簡介眾所周知，縱使表象千變?nèi)f化，宇宙萬物都遵循著相同的自然規(guī)律，其內(nèi)在機(jī)理高度統(tǒng)一。光子晶體的產(chǎn)生正是是科學(xué)家們將光子類比于電子在普通晶體中傳播規(guī)律的基礎(chǔ)上所發(fā)展來的。它屬于光學(xué)與凝聚態(tài)物理交叉的新領(lǐng)域，也是近年來應(yīng)用物理學(xué)中的一個熱門研究課題。光子晶體(PhotonicCrystal)是由不同折射率的介質(zhì)周期性排列而成的人工微結(jié)構(gòu)。早在1987年由S.John[1]和E.Yablonovitch[2]分別獨(dú)立提出，他們都提出了介電函數(shù)作周期性變化的結(jié)構(gòu)能夠影響材料中光子的狀態(tài)模式，形成光子帶隙。不同的是，S.John側(cè)重于研究無序的介質(zhì)對光局域化的影響，而Yablonovitch主要著眼于控制材料自發(fā)輻射性質(zhì)。與半導(dǎo)體晶格對電子波函數(shù)的調(diào)制類似，光子帶隙材料能夠調(diào)制具有相應(yīng)波長的電磁波。當(dāng)電磁波在由光的折射率指數(shù)的周期性變化產(chǎn)生的光帶隙結(jié)構(gòu)中傳播時，由于存在布拉格散射而受到調(diào)制，其進(jìn)一步傳輸受到抑制，在這一范圍內(nèi)的波段區(qū)間，電磁波的傳輸被禁止，故而對此波段范圍就稱作光子禁帶[3]。由此設(shè)計出能夠調(diào)控光子性質(zhì)、光傳播路徑以及具有光譜選擇特性的材料結(jié)構(gòu)，我們稱為光子晶體結(jié)構(gòu)。由上所述，光子晶體的主要特征是其可形成光子禁帶，當(dāng)光的頻率在光子禁帶內(nèi)時在光子晶體中任何方向都不能傳播，因此它具有能夠抑制材料中原子分子的自發(fā)輻射的光電子學(xué)特性，這在基礎(chǔ)研究和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用上都將有巨大潛力。我們可根據(jù)光子晶體周期性排列的維數(shù)不同，分為一維光子晶體(1-DPC)、二維光子晶體(2-DPC)、三維光子晶體(3-DPC)[4]，如圖1-3所示。圖1-3光子晶體結(jié)構(gòu)(a)一維、(b)二維、(c)三維同理，我們也可根據(jù)光子晶體的形成方式，將其分為天然光子晶體結(jié)構(gòu)和人造光子晶體結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3507673