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各向异性光子晶体制备及其结构表征

【摘要】:光子晶体是一种由不同介电材料组成的空间周期性结构。在一定的条件下,光子晶体会呈现出禁带结构,即在某些频率区域的光无法通过光子晶体。光子晶体结构因具有特殊的能带结构,故可以操纵和控制控光的传输,比如抑制或增强自发发射过程,在特定区域束缚光子,以及以低损耗随着特定方向引导光的传输等等,因而具有潜在的应用前景。由于光子晶体的周期性结构在光学波长范围内,具有在光学范围内的完全光子带隙的光子晶体仍然是一个巨大的挑战。普通方法制备的光子晶体的晶格点是球对称的,光子禁带结构在W-和U-点有明显的简并。因此球状胶体并不适用于形成完整的带隙结构,各向异性光子晶体就能有效地克服这些困难。 本文首先系统介绍了光子晶体的几种制备方法,通过对比分析,探索、设计并建立一套结合外磁场和垂直沉积自组装法的用于制备各向异性的光子晶体自组装方法,并阐明了此制备方法的优越性。然后针对两种特殊的各向异性光子晶体包括磁性椭球光子晶体和非磁性椭球光子晶体的制备方法和表征手段进行了大量的调研、初步设计和探索,并确定了相应的实验方案,希望给后续的各向异性光子晶体的实验研究提供参考。最后,重点介绍了非磁性椭球三维光子晶体的制备,并对其生长环境进行了有效探究,尝试了不同大小、不同横纵比的椭球颗粒三维光子晶体的自组装,并研究了环境温度对其结构和质量的影响。该部分主要是实验结果的展示,是前面工作的延续。也是本论文的重点。我们的研究有助于促进各向异性光子晶体的制备。

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