光子晶格带隙结构实验的研究及理论模拟

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1、幽喜之谛貉犬学学校代码：10135论文分类号：0437学号：20104014019研究生类别：全日制硕士学位论文光子晶格带隙结构的实验研究及理论模拟ExperimentalresearchandtheoreticalsimulationofPhotoniccrystalbandgapstructure学科门类：一级学科：学科、专业：研究方向：申请人姓名：指导教师姓名：千甲-堂J士—r光学材料与器件李永辉杨立森二。一三年五月二十七日内蒙古师范大学硕士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。签名：盔趟矍日期：矽B年万月乡日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。

3、．保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：4-永料导师签笔：彳匆日期：砂侈年目内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要llIIIIIIIIIIIllllIlllIIIllIillllllIIIY23496641987年，E．Yablonovitch及S．John首次独立提出了光子晶体(photoniccrystal)的概念。光子晶体是折射率在空间周期性变化的介电结构，其空间周期是光波长数量级。光子晶体可以控制光的传播，由于其潜在的应用前景和科学价值受到各国研究人员的关注，国内外科研机构也相继采用不同方法对光子晶格的制作技术、理论及其光学特性进行了广泛的研究并取得了重大进展，

4、一些新的制备方法、理论分析的方法以及新型的光子晶体光电器件不断的涌现出来。传统的光子晶体的制作方法有很多，包括自然生长法、机械制备法、光刻方法、光学方法、化学刻蚀方法、薄膜生长法等，但是传统制作的光子晶格的技术复杂、造价昂贵、制作的晶格面积小且制作周期长等缺点限制了其应用和研究，本实验中使用的是全光学的方法，用全光学方法在光折变材料中制造光子晶格具有操作简单、对环境的要求低、制作成本低、成功率高的特点，这些方法包括傅里Ⅱ十变换法、掩膜成像法、交叉相位法等。本文实验中主要使用的是傅里叶变换法、交叉相位法制作光折变光子晶格，可是这些方法制作的光子晶格折射率对比度低，所以晶格

5、的布拉格带隙很窄，因此导致晶体传输的能量较小，这对于它的应用有很大的限制。为了提高光子晶格的应用，增宽光子晶格的Bragg带隙角宽度是非常有必要的。本论文对这个问题进行了系统的研究，所完成的主要工作如下：1．首先对光子晶格Bragg带隙的测量方法进行了研究，虽然前人在这方面做了一些工作，他们主要靠测量光子晶格透射光光强间接的体现晶格带隙的结构，并不能准确的体现出晶格带隙特性，本文首次使用测量晶格衍射光光强的方法测量带隙结构，可以直接的体现晶格带隙的特性，从而得到确切晶格的Bragg带隙位置及其宽深度，这种方法得出的结果更准确有效。本实验中通过改变振幅掩膜的孔数、孔间距等

6、写入复式晶格，采用测量晶格衍射光光强的方法准确得出晶格多带隙的特性，并数值模拟出了理论图，给予了很好的理论解释。2．二维光子品格的带隙展宽，本文使用二维多孔矩阵型掩膜利用傅里叶变换法制作了二维复式光子晶格，同样的采取测量透过晶格后的衍内蒙古师范大学硕士学位论文射光强度的方法，得出衍射光强度的数值分布，得出光子晶格的Bragg带隙，发现通过改变振幅掩膜，成功的展宽了光子晶格带隙，使分立的Bragg带隙连成一体，达到了带隙增宽的目的。3．研究四方二维光子晶格在各个方向上的带隙特性，使用不同的角度读取、测量了光子晶格带隙，得出光子晶格在不同方向上的Bragg带隙，发现四方二维

7、光子晶格的带隙在各个方向上基本是一样的，说明四方晶格各个方向上韵带隙是重叠的，四方晶格的这种特性有很好的应用价值。4．缺陷导模的研究，利用矩阵掩膜使用交叉相位法写入展宽的二维光子晶格，并在其中引入线缺陷，制作出缺陷态的光子晶格，测量缺陷态光子晶格的Bragg带隙，做出了其带隙图，发现在引入线缺陷后在晶格禁带中出现了缺陷导模，说明光被局域在缺陷中了，这个特性在光子晶体光纤、谐振腔、光子晶体波导方面具有广阔的应用前景。关键jdl=：]-光子晶格，铌酸锂晶体，Bragg带隙，数值模拟，缺陷导模内蒙古师范大学硕士学位论文—————————————