光子晶体介绍

nullnull*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 null* 主要内容一、引言二、理论研究三、实验制作和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表征四、总结null* 一、引言 null*1、光子晶体概念；一、引言（1） 2、光子晶体基本特征；3、光子晶体的场方程；4、光子晶体的能带；5、光子晶体的研究 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ；6、光子晶体的制作方法和最新进展；7、光子晶体的应用。8、本研究的主要内容。null*1、光子晶体概念一、引言（1） 光子晶体：是折射率（或者说 介电常数）周期变化的材料，这种周期性的变化要求传输的电磁波波长数量级相当。null*一、引言（1） 2、光子晶体基本特征（1）带隙特征： 光子禁带是指在一定频率范围内，任何偏振与传播方向 的光都被严格地禁止传播。（2）光子局域： 如果在光子晶体中引入某种程度的缺陷，将会在光子禁带中引入新的电磁波模式，与缺陷态频率吻合的光子有可能被局域在缺陷位置，一旦其偏离缺陷处，光将迅速衰减。null*一、引言（1） 3、光子晶体的场方程考虑空间无自由电荷和电流时， 单色电磁波：null*一、引言（1） 4、光子晶体的能带null*一、引言（1） 5、光子晶体的研究方法；目前主要的光子晶体的理论分析方法有： 平面波展开法 (PWM)、有限差分时域法 (FDTD)、 传输矩阵法 (TMM)、散射矩阵法 (SMM)和N阶法(Order—N)等 。 null*一、引言（1） 6、光子晶体的制作方法和最新进展 （1）物理方法称为“由上到下（top-down）”的方法： 传统的机械加工方法、逐层叠加法、光束干涉法、 双(多)光子聚合技术，等等 （2）化学自组装方法为是“由下到上（bottom-up）”的方法： 自然沉淀、电泳辅助沉淀、垂直沉淀等方法。。。null*一、引言（1） 7、光子晶体的应用（1）光子晶体在光学方面的应用： 光子晶体反射镜、高效率发光二极管、低阈值的激光器、 光子晶体谐振腔、光子晶体波导，等等 （2）光子晶体在微波领域的应用： 微波天线、微波光子晶体传输系统、光子晶体在微波电路中的应用，等等 null*一、引言 （2） 理论研究： （1）用平面波展开法，对二维情况下TE模式和TM模式的波矢量进行了的表征，并对三维情况下的一般矩阵进行推导。用有限时域差分方法，对电磁场的分布规律和能带分布进行分析。 （2）分别 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了圆弓形和扇面形两种新型散射元，通过禁带计算，比较两种散射元TE模式和TM模式禁带的不同，其中扇面形又分成等角扇形和等边扇形。 8、本研究的主要内容：null*一、引言 （3） 8、本研究的主要内容：两种方法实验制作和分析表征： （3）合成SiO2微球和PS微球； （4）单一材料的光子晶体薄膜的制备和表征； （5）复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的制备和表征； （6）采用高阻抗的硅片，用微加工方法制作太赫兹频域的光子 晶体，并对其光学性能进行分析。 （材料/频率/方法）null* 二、理论研究 第二章 平面波展开法和有限时域 差分法及其应用 第三章 光子晶体散射元研究 null*1、平面波展开法的二维形式及其应用（1）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 光子晶体介电常数的表述：（1）TM模式（2）TE模式null*1、平面波展开法的二维形式及其应用（2）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 结论：TE/TM不同，能带不同；结构不同，能带不同。null*2、平面波展开法的三维形式及其应用（1）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 null*2、平面波展开法的三维形式及其应用（2）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 计算反相FCC结构光子晶体的禁带结论：三维结构禁带形成较为困难。null*3、有限时域差分法及其应用 （1）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 null*3、有限时域差分法及其应用 （2）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 用有限时域差分法设计光子晶体1×3分光器null*3、有限时域差分法及其应用 （3）一、 平面波展开法和有限 时域差分法及其应用 用有限时域差分法设计光子晶体1×3分光器null* 二、理论研究 第二章 平面波展开法和有限时域 差分法及其应用 第三章 光子晶体散射元研究 null*1、散射元理论二、 光子晶体散射元研究对于TE模式有：对于TM模式有：现有散射元：《固体物理》中常见的结构。null*二、 光子晶体散射元研究2、圆弓形散射元（1） e =1-b/a null*2、圆弓形散射元（2） ---120m/90 m/介质柱 二、 光子晶体散射元研究结论：（1）参数e影响禁带宽度；（2）TE/TM不同，禁带不同。 对于大 于5%的光子禁带，TE模式e的取值范围为0.03-0.67，而TM模式的e的取值范围却在0.06-0.34。二者最大值也不同。null*二、 光子晶体散射元研究3、扇面形散射元（1）图3.7（a）扇形示意图，（b）等角扇形，（c）等边扇形。null*二、 光子晶体散射元研究等角扇面形散射元 图3.10（a）TE模式的禁带曲线，一条是禁带绝对宽度曲线，另一条是相对于中心频率的百分比； （b）TM模式的禁带曲线，一条是禁带绝对宽度曲线，另一条是相对于中心频率的百分比。3、扇面形散射元（2）结论：（1）参数k影响禁带；（2） TE/TM不同，禁带不同。 高于5%的光子禁带，TE模式k从0.12π开始，而TM模式的k从0.3π开始。禁带宽度的峰值也不相同，TE模式的最大值是38.80%，而TM模式的最大值是18.02%。 null*二、 光子晶体散射元研究等边扇面形散射元 边长 a=b=kr 3、扇面形散射元（3）图3.13（a）TE模式的禁带曲线，一条是禁带绝对宽度曲线，另一条是相对于中心频率的百分比； （b）TM模式的禁带曲线，一条是禁带绝对宽度曲线，另一条是相对于中心频率的百分比。结论：（1）参数k影响禁带，（2） TE/TM不同，禁带不同。 TE模式：高于5%的光子禁带，a在 0.1r- r 范围内，禁带宽度起伏加大，分别在中心频率的17.50-47.66%之间。 a在 r - 2r 范围内，禁带宽度回落，分别在中心频率的10.33-15.60%之间。 TM模式：a在0.3 r - 1.5r 范围内，禁带宽度总体是增长的，从6.93%增加到24.37%。在a大于 1.5r 后，禁带宽度起伏不大，在中心频率的22.49-24.73%之间。null*三、实验制作和分析表征 第四章 胶体微球合成和简单胶体晶体制备 第五章 复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备 第六章 太赫兹波段光子晶体结构的制作 null*1、 SiO2 微球的合成---两步法 （1）氨水的影响一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（1） 结论：氨水5-7%null*1、 SiO2 微球的合成---两步法 （2）正硅酸乙酯（TEOS ）的影响一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（2） 表4.1 在合成种子和最终球粒时TEOS的用量以及种子和最终球粒的大小 Table 4.1 The TEOS amounts used in the synthesis of seeds and the final beads and the sizes of them最终球粒大小可以通过初始种子大小计算得出，其中 d1 是初始种子的大小，d2 是最终球粒的大小，V1开始形成种子时加入TEOS 的量， V2 是种子成长过程中加入的 TEOS 量。结论：正硅酸乙酯---决定 微球大小。null*2、乳液聚合法合成PS微球一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（3） 结论： 影响PS微球大小、单分散性的主要因素: （1）苯乙烯单体量的影响； （2）表面活性剂（SDS）的 影响； （3）二乙烯基苯（DVB）的 影响。 null*3、垂直沉淀法制作胶体晶体(1)一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（4） 结论：两种微球都适应，球粒直径小于2微米比较容易组装。null*3、垂直沉淀法制作胶体晶体(2)一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（5） null*4、水平沉淀法制作胶体晶体(1)一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（6） null*4、水平沉淀法制作胶体晶体(2)一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（7） 结论：较适合PS微球，直径可以达到10微米以上。null*4、水平沉淀法制作胶体晶体(3)一、胶体微球合成和 简单胶体晶体制备（8） PS胶体晶体的透射谱中，晶体的Bragg 峰位置在分别在1120nm和1890nm，非常接近理论计算值1180nm和1883nm。 null*三、实验制作和分析表征 第四章 胶体微球合成和简单胶体晶体制备 第五章 复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备 第六章 太赫兹波段光子晶体结构的制作 null*1、一元胶体晶体反相结构的制作---520mPS微球二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（1） null*2、二元胶体晶体反相结构的制作（1）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（2） 图 5.5 (a) 6个小球环绕1个大球的二元结构；(b) 18个小球环绕1个大球的二元结构。null*2、二元胶体晶体反相结构的制作（2）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（3） 结构中的禁带主要与大球（直径789nm)有关系，小球粒(直径154nm)的分布不显著影响结构禁带的形成，尽管小球对结构的折射系数有贡献。null*3、一元胶体晶体反相结构的制作（3）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（4） 有待研究：非密堆结构 小球的排列。null*3、带有人工缺陷光子晶体结构的制作（1）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（5） null*3、带有人工缺陷光子晶体结构的制作（2）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（6） 结论： 1、红移---（905，925），（1335，1360），（1561，1620）； 2、蓝移---（704，630），（1037，980），（1037，1030）。 null*3、带有人工缺陷光子晶体结构的制作（3）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（7） 结论：缺陷对结构有影响。null*三、实验制作和分析表征 第四章 胶体微球合成和简单胶体晶体制备 第五章 复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备 第六章 太赫兹波段光子晶体结构的制作 null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（1）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（8） 步骤： （1）硅片表面处理 ； （2）涂加增附剂 ； （4）曝光 ； （5）后烘 ； （6）显影 ； （7）坚模 ； （8）图形转移 ； （9）去胶 ； （10）刻蚀硅片。null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（2）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（9） null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（3）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（10） null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（4）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（11） 结论： 1、e增大，蓝移---（33.75, 37.61, 39.54）； 2、增大，蓝移--- （33.75, 57.86, 60.76） 。 null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（5）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（12） null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（6）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（13） null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（7）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（14） null*3、太赫兹波段光子晶体结构的制作（8）二、复杂胶体结构和带有功能缺陷结构的晶体制备（15） 结论：（1）反射峰高度由3.25降为1.75； （2）光子禁带的宽度缩小了50%。 null* 四、结论 第七章 结论 null*理论部分： 1、两种方法---平面波展开法和有限时域差分方法； 2、两种散射元---圆弓形介质柱和扇形介质柱；总结实验制作和测试部分： 3、合成了SiO2微球和PS微球； 4、用垂直沉淀方法和水平沉淀方法，制作了多种胶体晶体； 5、制作了一元和二元的晶体反相结构； 6、制作了带功能缺陷的晶体薄膜结构； 7、用微加工方法，制作了太赫兹频域的光子晶体； 8、实现了2μm到10μm PS大球的自组装。 （都有表征分析）