光子禁带

摘要： 采用二维纳米材料作周期性排列设计了一种湿敏型一维光子晶体纳米结构,并基于多层介质的传输矩阵光学特性,研究了所设计传感结构的透射光谱的湿敏光学特性及其湿敏禁带特性,以及在TE和TM两种光波传播模式下一维光子晶体能带结构的光子禁带与环境湿度之间的变化关系。结果表明:TE模式和TM模式下,在0%~100%的相对湿度变化范围内,一维光子晶体具有显著的光子禁带,且光子禁带的初始波长、截止波长及禁带宽度都随环境湿度呈二次方规律变化。

摘要： 陷波滤光片应用广泛,但难点在于用传统传输矩阵法进行光谱设计时,计算量过大且膜系结构和材料种类复杂。将固体物理理论中晶体内周期性势场Bloch波的多重Bragg散射后特殊色散关系与光学薄膜理论中麦克斯韦方程组结合,计算出一维光子晶体(即薄膜)周期性函数并获得能带结构;分析与介质折射率(介质折射率比)、中心波长和入射角度改变相对应的能带结构中禁带宽度和位置的变化;推导出具体函数关系。将陷波滤光片的光谱要求带入函数关系式进行计算,将结果带入Essential Macleod薄膜设计软件中进行膜系设计。与传统传输矩阵法进行比较,结果表明基于一维光子晶体能带结构的设计方法比传统传输矩阵法计算量小很多、周期结构简单且只需两种材料,光谱曲线均能满足设计要求。

摘要： 稀土掺杂上转换材料由于其高化学稳定性、低生物毒性,在发光显示、防伪和生物成像等领域得到了广泛的应用.稀土掺杂上转换材料的基质晶格和掺杂离子决定着其发光强度和颜色.光子晶体(PCs)是折射率不同的材料在空间周期性排列形成的有序结构,其最显著的特征是具有光子禁带(PBG).波长位于光子禁带内的光不能透过光子晶体而被反射回来,因而光子晶体具有优异的光调控能力.本文综述了一维、二维和三维光子晶体对稀土上转换发光调控的进展,介绍了利用光子禁带与上转换荧光发射峰的相对位置对发光进行控制的方法.重点从蛋白石结构和反蛋白石结构两个方面论述了三维光子晶体对上转换发光的调控:对于反蛋白石光子晶体,综述了利用上转换材料构筑反蛋白和利用其他材料构筑反蛋白,通过布拉格反射调控上转换材料的发光;对于蛋白石光子晶体,论述了利用不同折射率胶体微球构筑三维光子晶体对稀土上转换发光进行调控.最后总结了利用等离子体共振和光子禁带共同作用调控上转换发光的研究现状,并展望了利用光子晶体调控上转换发光的发展方向.

摘要： 光子晶体是由介电常数不同的几种材料组成的一种功能材料.频率处于光子晶体禁带范围内的电磁波在光子晶体中不能传播,表现出高反射的特性;而频率处于光子晶体通带范围内的电磁波则会透过光子晶体,表现出高透射的特性.电磁波传播可以通过光子晶体中缺陷的人工构造来控制.为理清多波段兼容隐身光子晶体材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外多波段隐身、激光/红外兼容隐身、雷达/红外兼容隐身、可见光/红外兼容隐身、多波段兼容隐身5个方面的研究进展进行了总结,并对新一代光子晶体兼容隐身技术的发展进行了展望.

摘要： 薄膜太阳能电池的出现大大降低了太阳能电池的生产成本,但其光电转化效率明显低于传统太阳能电池.这是由于薄膜太阳能电池过薄的吸收层严重降低了电池对长波长入射光的捕获效率.为了提高薄膜太阳能电池对长波长入射光的捕获效率,可在电池吸收层背部增加一个反射器.该文从一维光子晶体的结构特点出发,在证明一维光子晶体中具有光子禁带的基础上,通过获取的数值,模拟计算出了一维光子晶体禁带的随周期数、折射率比值等.同时,提出了一种新型的展宽全方向反射带的方法,并且设计了一个由三个基本一维光子晶体合成的一维结构,得到了较大的全方向反射带.

摘要： 本文采用时域有限差分方法对二维三角晶格光子晶体的光子禁带湿度特性进行研究,数值模拟了环境湿度对光子禁带的起始波长、终止波长及禁带宽度的影响,并得出了在环境湿度变化的情况下,光子禁带的起始波长、终止波长及禁带宽度随湿度变化的关系。

摘要： 本文研究了环境湿度变化与二维光子晶体禁带的关系,环境湿度变化导致二维光子晶体介质折射率发生变化,二维光子晶体介质的折射率变化将导致其光子能带结构的变化。本文对二维光子晶体光学湿敏特性进行研究,为湿度检测与控制提供一个更为节能、便捷的技术手段。

摘要： 基于传输矩阵法用Matlab软件对TiO2-SiO2光子晶体的反射谱进行了模拟.在介质层光学厚度满足四分之一膜系条件下,研究了入射角、介质厚度和光子晶体周期数对禁带的影响,并给出了通过改变这些参量实现对禁带调制的方法.

摘要： 由于结构色具有永不褪色、并且其显色过程中不会产生能量损失等特点,结构生色材料越来越被不同领域的研究人员所关注.在这篇文章中,利用这一新颖的显色方法来制备结构色胶体晶体纤维.本论文通过静电纺丝的方法可以实现颜色可调的结构色纤维的大量制备.实验结果结合理论计算揭示了纤维非虹彩结构色主要来源于两方面的共同作用,光子带隙结构产生的反射及微球本身产生的米散射.本研究对于纤维无染料着色技术提供了一种全新的方法.

摘要： 本文首先设计了一种由一维光子晶体(1D-PC)和二维光栅构成的周期性绒面陷光结构,然后着重模拟研究了各介质层厚度对光子禁带宽度和禁带位置的影响,以及光栅高度、光栅周期和占空比对二维光栅散射能力的影响关系,并给出了最佳的结构参数,为实验加工制作相应的周期性绒面陷光结构提供了指导.

摘要： 系列的研究表明，改变光子晶体的对称性会影响禁带的结构。一般来说，减少对称性可以得到相对较大的光子禁带。可以总结出三种减少光子晶体对称性的方法：（1）使用各向异性的材料，即在不同的方向上材料具有不同的介电常数。（2）减少晶胞基矢的对称性；比如从正方结构变为长方结构，三角结构变为六角排列结构等等。（3）减少晶胞中介质柱形状的对称性，比如圆柱变为椭圆柱，方形直柱改为长方柱等等。本文证明减少光子晶体的对称性可以做到产生较大的光子禁带。

摘要： 用漂浮法制备了opal 结构的PS微球模板,以SnCl2 的乙醇溶胶为前驱液,通过浸渍提拉的方式对模板进行填充,焙烧除去PS 模板,制得三维有序结构SnO2反opal 光子晶体.实验对填充条件进行了考察,通过调节前驱液浓度和提拉次数,提高PS 模板的填充率.SEM 和Uv-vis 表征显示出SnO2反opal光子晶体为FCC密堆积结构,其禁带位置与PS 微球粒径呈线性关系.

摘要： 用漂浮法制备了opal 结构的PS微球模板,以SnCl2 的乙醇溶胶为前驱液,通过浸渍提拉的方式对模板进行填充,焙烧除去PS 模板,制得三维有序结构SnO2反opal 光子晶体.实验对填充条件进行了考察,通过调节前驱液浓度和提拉次数,提高PS 模板的填充率.SEM 和Uv-vis 表征显示出SnO2反opal光子晶体为FCC密堆积结构,其禁带位置与PS 微球粒径呈线性关系.

摘要： 用漂浮法制备了opal 结构的PS微球模板,以SnCl2 的乙醇溶胶为前驱液,通过浸渍提拉的方式对模板进行填充,焙烧除去PS 模板,制得三维有序结构SnO2反opal 光子晶体.实验对填充条件进行了考察,通过调节前驱液浓度和提拉次数,提高PS 模板的填充率.SEM 和Uv-vis 表征显示出SnO2反opal光子晶体为FCC密堆积结构,其禁带位置与PS 微球粒径呈线性关系.

摘要： 用漂浮法制备了opal 结构的PS微球模板,以SnCl2 的乙醇溶胶为前驱液,通过浸渍提拉的方式对模板进行填充,焙烧除去PS 模板,制得三维有序结构SnO2反opal 光子晶体.实验对填充条件进行了考察,通过调节前驱液浓度和提拉次数,提高PS 模板的填充率.SEM 和Uv-vis 表征显示出SnO2反opal光子晶体为FCC密堆积结构,其禁带位置与PS 微球粒径呈线性关系.

摘要： 首先针对二维光子晶体的带隙和波导特性,从理论上对二维光子晶体的选频性能进行分析。然后利用平面波展开法和FDTD(时域有限差分方法)分别对光子晶体带隙和波导性能进行数值模拟。结果发现对于不同的填充率、相对折射率将导致二维光子晶体的禁带位置和宽度不同。实验证明当在其中引入线缺陷时就可以获得不同频率的光。最后介绍利用电荷耦合器件(CCD)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等组成的光波长测量系统。

摘要： 首先针对二维光子晶体的带隙和波导特性,从理论上对二维光子晶体的选频性能进行分析。然后利用平面波展开法和FDTD(时域有限差分方法)分别对光子晶体带隙和波导性能进行数值模拟。结果发现对于不同的填充率、相对折射率将导致二维光子晶体的禁带位置和宽度不同。实验证明当在其中引入线缺陷时就可以获得不同频率的光。最后介绍利用电荷耦合器件(CCD)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等组成的光波长测量系统。

摘要： 首先针对二维光子晶体的带隙和波导特性,从理论上对二维光子晶体的选频性能进行分析。然后利用平面波展开法和FDTD(时域有限差分方法)分别对光子晶体带隙和波导性能进行数值模拟。结果发现对于不同的填充率、相对折射率将导致二维光子晶体的禁带位置和宽度不同。实验证明当在其中引入线缺陷时就可以获得不同频率的光。最后介绍利用电荷耦合器件(CCD)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)等组成的光波长测量系统。

摘要： 本发明公开了一种基于风车型缺陷的具有大的TM禁带的二维正方晶格光子晶体结构，包括高折射率的介质柱和低折射率的背景介质；光子晶体结构由高折射率介质柱按正方晶格排列成正方晶格光子晶体；正方晶格光子晶体的晶格常数为a；高折射率介质柱半径r为0.24a～0.3a；正方晶格光子晶体的缺陷结构是一个风车型的缺陷结构；正方晶格光子晶体缺陷结构的边长L为6a；每个扇翅离缺陷结构平行边缘的距离W为2(a‑r)；风车型的缺陷结构的扇翅向风车中心垂直平移的距离S为0～1a。本发明相对于简单缺陷结构具有非常大的TM禁带，当高折射率介质为硅，低折射率背景介质为空气，r＝0.27a，L＝6a，S＝0.66a，禁带宽度为0.05057，带隙率达到19.12％，禁带宽度增长了82.43％，可广泛应用于光通信器件中。

摘要： 本发明公开了一种基于单连杆柱和圆环柱的大绝对禁带正方晶格光子晶体，它包括高折射率介质柱和低折射率背景介质柱；所述的高折射率介质柱由圆环柱和连接圆环的平板介质柱单连杆构成；所述的平板单连杆平行于正方晶格元胞的水平格矢量或者垂直格矢量；所述的光子晶体结构由元胞按正方晶格排列而成；所述的正方晶格光子晶体的晶格常数为a；所述平板介质柱的宽度D为0.048a，圆环柱的外径R为0.27a，圆环柱的内外径之差与圆环外径的比值T为0.296，光子晶体结构绝对禁带宽度相对值为9.8177％。本发明光子晶体结构具有非常大的绝对禁带，可广泛应用于大规模集成光路设计中。

摘要： 本发明公开了一种基于十字连杆柱和圆柱的大绝对禁带正方晶格光子晶体，它包括高折射率介质柱和低折射率背景介质柱，所述的高折射率介质柱由位于十字方向放置的平板介质柱十字连杆连接圆介质柱组成；所述的光子晶体结构由所述元胞按正方晶格排列构成；所述正方晶格的晶格常数为a；所述平板介质柱的宽度为0.0558a，圆柱的半径为0.31392a，最大绝对禁带的相对值为17.26755％。本发明的光子晶体属于正方晶格，光路中不同光学元件之间以及不同光路之间易于实现连接和耦合，有利于降低成本；本发明光子晶体结构具有非常大的绝对禁带，可广泛应用于大规模集成光路设计中。

摘要： 本发明公开了一种基于三连杆柱和圆环柱的大绝对禁带正方晶格光子晶体，它包括高折射率介质柱和低折射率背景介质柱，所述高折射率介质柱由平板介质柱三连杆连接圆环介质柱组成；所述的平板介质柱由水平方向平板柱、垂直方向平板柱及正方晶格元胞的水平格矢量成45°角或135°角的斜向平板柱构成；所述的光子晶体结构由所述元胞按正方晶格排列而成；所述正方晶格光子晶体的晶格常数为a，所述平板介质柱的宽度D为0.0286a，所述圆环柱的外径R为0.286a，所述圆环柱的内外径之差与圆环外径的比值T为0.99，对应最大绝对禁带的相对值为10.401486％。本发明光子晶体结构具有非常大的绝对禁带，可广泛应用于大规模集成光路设计中。

摘要： 本发明涉及微纳制造技术领域，介绍了一种全禁带三维光子晶体的压印成型制造方法及全禁带三维光子晶体结构。以高分子聚合物硅橡胶或聚甲基丙烯酸甲酯作为基体材料，采用纳米压印的方式在高分子聚合物基体材料中填入单分散胶体颗粒(聚苯乙烯、二氧化硅或二氧化钛)，使单分散胶体颗粒在高分子聚合物基体材料中形成面心立方结构。在压印模板凸起部分吸附单分散胶体颗粒，并以微接触式纳米压印工艺使单分散胶体颗粒在液态高分子聚合物基体材料上形成了具有面心立方111面的二维结构，其中单分散胶体颗粒即为面心立方111面上的基元，之后逐层叠加，最终形成具有面心立方结构的全禁带三维光子晶体。

摘要： 本发明公开了一种基于风车型缺陷的具有大的TM禁带的二维正方晶格光子晶体结构，包括高折射率的介质柱和低折射率的背景介质；光子晶体结构由高折射率介质柱按正方晶格排列成正方晶格光子晶体；正方晶格光子晶体的晶格常数为a；高折射率介质柱半径r为0.24a～0.3a；正方晶格光子晶体的缺陷结构是一个风车型的缺陷结构；正方晶格光子晶体缺陷结构的边长L为6a；每个扇翅离缺陷结构平行边缘的距离W为2(a‑r)；风车型的缺陷结构的扇翅向风车中心垂直平移的距离S为0～1a。本发明相对于简单缺陷结构具有非常大的TM禁带，当高折射率介质为硅，低折射率背景介质为空气，r＝0.27a，L＝6a，S＝0.66a，禁带宽度为0.05057，带隙率达到19.12％，禁带宽度增长了82.43％，可广泛应用于光通信器件中。

摘要： 本实用新型涉及一种基于光子晶体禁带原理的玻璃窗制冷贴膜，该制冷贴膜自上而下依次包括抗刮耐磨层、上基材层、光子晶体制冷层及下基材层，光子晶体制冷层的结构式为(AB)(CD)(EF)(GH)，由第一复合层、第二复合层、第三复合层及第四复合层自上而下依次堆叠而成，并且第一复合层、第二复合层、第三复合层及第四复合层均分别由1层二氧化硅介质层与1层二氧化钛介质层相互叠加组合而成。与现有技术相比，本实用新型质轻而薄，能反射掉太阳光中大部分可见光及近红外光，同时对建筑物内部向外的热辐射几乎没有影响，实现了外界能量的部分阻隔，又几乎不影响内部热辐射能量的释放，制冷效果较好，有利于降低能耗，绿色环保。

摘要： 一种光子禁带可调节及呈现图案化颜色显示的聚合物光子晶体的制备方法，属于高分子材料领域。该方法通过选用具有较高表面电势且尺寸单分散的软质核壳结构水凝胶聚合物微球为构筑基元，通过电场沉积等方式使其快速形成大面积有序结构，以获得电场诱导组装的聚合物光子晶体，并具有光子禁带性质，呈现明亮的结构色。根据不同的负载电压或负载时间，水凝胶聚合物微球在电极板上发生紧密堆积的程度不同，软质水凝胶聚合物微球具有不同程度的体积变化，使其形成的光子晶体晶格周期可调，反射光谱峰位（即光子禁带）发生移动，从而在宏观上实现对光子晶体材料结构色的调控。

摘要： 一种光子禁带可调节及呈现图案化颜色显示的聚合物光子晶体的制备方法，属于高分子材料领域。该方法通过选用具有较高表面电势且尺寸单分散的软质核壳结构水凝胶聚合物微球为构筑基元，通过电场沉积等方式使其快速形成大面积有序结构，以获得电场诱导组装的聚合物光子晶体，并具有光子禁带性质，呈现明亮的结构色。根据不同的负载电压或负载时间，水凝胶聚合物微球在电极板上发生紧密堆积的程度不同，软质水凝胶聚合物微球具有不同程度的体积变化，使其形成的光子晶体晶格周期可调，反射光谱峰位（即光子禁带）发生移动，从而在宏观上实现对光子晶体材料结构色的调控。

摘要： 本发明公开了一种苯丙氨酸诱导纤维素纳米晶调控薄膜光子禁带的方法，具体包括如下步骤：步骤1，对纤维素纳米晶进行稀释，获得纤维素纳米晶悬浮液；步骤2，将苯丙氨酸加入到步骤1获得的纤维素纳米晶悬浮液中，搅拌均匀，得到混合液；步骤3，将步骤2得到的混合液放入超声清洗仪器中进行超声，将超声后的混合液倒入聚苯乙烯培养皿中，采用蒸发自组装的方式干燥成膜。本发明采用苯丙氨酸手性小分子诱导调控纤维素薄膜的光子禁带，使纤维素薄膜的光子禁带发生了红移。