基本信息
- 项目名称：
- 可见光波段光子晶体带隙结构的理论研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品选用高折射率材料碲化铅构建了三角、四方两种结构可见光波段二维光子晶体，采用传输矩阵方法进行设计，并分析了单胞常数、填充比、入射角等对带隙位置、反射率的影响，对比了电磁波在这两类二维光子晶体结构中的带隙特性。
- 详细介绍：
- 光子晶体可以分为一维、二维、三维光子晶体。三维光子晶体虽然应用前景诱人，但在工艺制造上仍存在一定困难。因此相对而言,一、二维光子晶体在设计和工艺上相对比较容易实现。而二维光子晶体较一维光子晶体来说既存在诸多用途，又有多种可调制带隙的因素，因此二维光子晶体禁带的研究有着很大的实用价值。 尤其二维空气柱薄膜材料较其它二维光子晶体来说又具有易于实现和制作等优点。本作品鉴于可见光波段二维光子晶体潜在的应用价值开展研究。 本作品选用高折射率材料碲化铅构建了三角、四方两种结构可见光波段二维光子晶体，采用传输矩阵方法进行设计，并分析了单胞常数、填充比、入射角等对带隙位置、反射率的影响，对比了电磁波在这两类二维光子晶体结构中的带隙特性。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 二维光子晶体在设计和工艺上相对比较容易实现。而二维光子晶体较一维光子晶体来说既存在诸多用途，又有多种可调制带隙的因素，因此二维光子晶体禁带的研究有着很大的实用价值。 尤其二维空气柱薄膜材料较其它二维光子晶体来说又具有易于实现和制作等优点。本作品鉴于可见光波段二维光子晶体潜在的应用价值开展研究。
科学性、先进性及独特之处
- 目前光子晶体的理论计算已经非常成熟，所以结果和实验符合很好。本作品利用专业设计软件Translight设计出一种可见光波段具有低吸收、高反射特定波段带隙的二维光子晶体结构。该结构对于制备可见光波段全反射镜、太阳能等器件具有一定的指导意义。 这一研究方法避免了实验的盲目性，可大大缩短研究生产周期。
应用价值和现实意义
- 本作品设计出了一种在可见光波段具有最优结构的二维光子晶体材料。 此结构有望应用于可见光波段的光电子器件。
学术论文摘要
- 为了分析各种参数对光子晶体带隙特性的影响，本文采用传输矩阵法对比分析了电磁波在这两类光子晶体结构中的带隙特性。计算结果表明：一维光子晶体三角空气柱（ГK入射模式）的结构在可见光波段具有较宽的重叠带隙宽度为243nm（582～771nm）。此结构有望应用于可见光波段的光电子器件。
获奖情况
- 发表于《中国科技论文在线》
鉴定结果
- 该项目紧跟光子晶体研究前沿，结合实际应用从理论上设计了可见光波段二维光子晶体。该光子晶体具有吸收低、反射率高、可见光区域带隙宽的特点。对于实验制备可见光波段光学器件具有一定指导意义。
参考文献
- [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.
同类课题研究水平概述
- 光子晶体这一概念自 1987 年提出以来，虽然仅有二十余年的历史，但却得到了飞速发展。总体来看国内、外的研究水平相近，相比较而言，国外在光子晶体材料的实验研究方面起步相对较早，但可见光波段光子晶体研究较少，是近几年研究热点。有关可见光波段二维光子晶体的结构参数计算也较为少见， 我们提出了设计可见光波段二维光子晶体的研究思路，理论上可行，实验上易于实现。
