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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 可見(jiàn)光波段光子晶體帶隙結(jié)構(gòu)的理論研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 數(shù)理
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品選用高折射率材料碲化鉛構(gòu)建了三角、四方兩種結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光波段二維光子晶體，采用傳輸矩陣方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析了單胞常數(shù)、填充比、入射角等對(duì)帶隙位置、反射率的影響，對(duì)比了電磁波在這兩類二維光子晶體結(jié)構(gòu)中的帶隙特性。
- 詳細(xì)介紹：
- 光子晶體可以分為一維、二維、三維光子晶體。三維光子晶體雖然應(yīng)用前景誘人，但在工藝制造上仍存在一定困難。因此相對(duì)而言,一、二維光子晶體在設(shè)計(jì)和工藝上相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)。而二維光子晶體較一維光子晶體來(lái)說(shuō)既存在諸多用途，又有多種可調(diào)制帶隙的因素，因此二維光子晶體禁帶的研究有著很大的實(shí)用價(jià)值。 尤其二維空氣柱薄膜材料較其它二維光子晶體來(lái)說(shuō)又具有易于實(shí)現(xiàn)和制作等優(yōu)點(diǎn)。本作品鑒于可見(jiàn)光波段二維光子晶體潛在的應(yīng)用價(jià)值開(kāi)展研究。 本作品選用高折射率材料碲化鉛構(gòu)建了三角、四方兩種結(jié)構(gòu)可見(jiàn)光波段二維光子晶體，采用傳輸矩陣方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析了單胞常數(shù)、填充比、入射角等對(duì)帶隙位置、反射率的影響，對(duì)比了電磁波在這兩類二維光子晶體結(jié)構(gòu)中的帶隙特性。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 二維光子晶體在設(shè)計(jì)和工藝上相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)。而二維光子晶體較一維光子晶體來(lái)說(shuō)既存在諸多用途，又有多種可調(diào)制帶隙的因素，因此二維光子晶體禁帶的研究有著很大的實(shí)用價(jià)值。 尤其二維空氣柱薄膜材料較其它二維光子晶體來(lái)說(shuō)又具有易于實(shí)現(xiàn)和制作等優(yōu)點(diǎn)。本作品鑒于可見(jiàn)光波段二維光子晶體潛在的應(yīng)用價(jià)值開(kāi)展研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 目前光子晶體的理論計(jì)算已經(jīng)非常成熟，所以結(jié)果和實(shí)驗(yàn)符合很好。本作品利用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件Translight設(shè)計(jì)出一種可見(jiàn)光波段具有低吸收、高反射特定波段帶隙的二維光子晶體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)對(duì)于制備可見(jiàn)光波段全反射鏡、太陽(yáng)能等器件具有一定的指導(dǎo)意義。 這一研究方法避免了實(shí)驗(yàn)的盲目性，可大大縮短研究生產(chǎn)周期。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本作品設(shè)計(jì)出了一種在可見(jiàn)光波段具有最優(yōu)結(jié)構(gòu)的二維光子晶體材料。 此結(jié)構(gòu)有望應(yīng)用于可見(jiàn)光波段的光電子器件。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了分析各種參數(shù)對(duì)光子晶體帶隙特性的影響，本文采用傳輸矩陣法對(duì)比分析了電磁波在這兩類光子晶體結(jié)構(gòu)中的帶隙特性。計(jì)算結(jié)果表明：一維光子晶體三角空氣柱（ГK入射模式）的結(jié)構(gòu)在可見(jiàn)光波段具有較寬的重疊帶隙寬度為243nm（582～771nm）。此結(jié)構(gòu)有望應(yīng)用于可見(jiàn)光波段的光電子器件。
獲獎(jiǎng)情況
- 發(fā)表于《中國(guó)科技論文在線》
鑒定結(jié)果
- 該項(xiàng)目緊跟光子晶體研究前沿，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用從理論上設(shè)計(jì)了可見(jiàn)光波段二維光子晶體。該光子晶體具有吸收低、反射率高、可見(jiàn)光區(qū)域帶隙寬的特點(diǎn)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)制備可見(jiàn)光波段光學(xué)器件具有一定指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn)
- [1] Yablonovitch E. Inhibited spontaneous emission in solid state physics and electronics[J]. Phys Rev lett, 1987,58 (20): 2059-2062. [2] John S. Strong localization of photons in certain disordered dielectric super-lattices[J]. Phys Rev lett, 1987,58(23): 2486-2489. [3] Biswas R, Sigalas M M, Subramania G,et al. Photonic band gaps of porous solids[J]. Phys Rev B,2000,61: 4549-4553. [4] Choi Y K, Ha Y K, Kim J E,et al. Antireflection film in one-dimensional metallo-dielectric photonic crystals[J]. Optics communications,2004,230: 239-243.
同類課題研究水平概述
- 光子晶體這一概念自 1987 年提出以來(lái)，雖然僅有二十余年的歷史，但卻得到了飛速發(fā)展?？傮w來(lái)看國(guó)內(nèi)、外的研究水平相近，相比較而言，國(guó)外在光子晶體材料的實(shí)驗(yàn)研究方面起步相對(duì)較早，但可見(jiàn)光波段光子晶體研究較少，是近幾年研究熱點(diǎn)。有關(guān)可見(jiàn)光波段二維光子晶體的結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算也較為少見(jiàn)， 我們提出了設(shè)計(jì)可見(jiàn)光波段二維光子晶體的研究思路，理論上可行，實(shí)驗(yàn)上易于實(shí)現(xiàn)。
