光波在非對(duì)稱(chēng)多層膜光子晶體中的零反射傳輸特性.pdf

1、光學(xué)塔姆態(tài)(Optical Tamm states，簡(jiǎn)稱(chēng)OTSs)的概念是由法國(guó)和俄羅斯的科研工作者于2005年首次提出的。類(lèi)似于固體物理中的電子塔姆態(tài)，OTSs是一種界面局域模式。與傳統(tǒng)表面態(tài)相比，OTSs不僅可以在光錐以?xún)?nèi)直接激發(fā)，包括光波垂直入射的情況，而且可以在TE和TM兩種偏振光入射的條件下激發(fā)。基于OTSs的微結(jié)構(gòu)可以用來(lái)制備光波傳感器、光學(xué)諧振濾波器、偏振激光、光學(xué)開(kāi)關(guān)和單向傳輸器件等。近些年，人們對(duì)利用塔姆態(tài)和腔共振吸收

2、模式的光吸收器也展開(kāi)了廣泛的研究。特別是，當(dāng)同時(shí)考慮光波在微結(jié)構(gòu)的不同方向入射時(shí)，如果微結(jié)構(gòu)中含有損耗材料，微結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱(chēng)性會(huì)使得光波的單向傳輸成為可能。到現(xiàn)在為止，已有光波單向傳遞的光學(xué)器件的報(bào)道。其中，能夠單方向完全吸收光的器件具有潛在的重要應(yīng)用。另外，如果微結(jié)構(gòu)中不含有損耗材料，光波在非對(duì)稱(chēng)微結(jié)構(gòu)中的完全透射特性也有重要的科學(xué)意義。本論文采用傳輸矩陣方法，主要研究了光波在由多種透明介質(zhì)和金屬材料組成的非對(duì)稱(chēng)多層膜體系中的傳輸特性，

3、并進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，這些研究成果對(duì)將來(lái)器件的研發(fā)和應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。
　　論文的第二章，我們主要在實(shí)驗(yàn)上研究了基于OTSs和共振吸收機(jī)制實(shí)現(xiàn)的多重窄帶單向完全吸收。前幾年有人在理論上研究了一種在兩種不同厚度的厚金屬膜中間插入一個(gè)有限介質(zhì)光子晶體后形成的非對(duì)稱(chēng)三明治結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)光波的多重窄帶近完全吸收。我們?cè)诖嘶A(chǔ)上，利用電子束蒸發(fā)、磁控濺射和離子束輔助沉積技術(shù)，通過(guò)改變光子晶體中基本單元的周期數(shù)，同時(shí)選擇前后金屬膜的合適

4、厚度，在實(shí)驗(yàn)上證明了這種非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)中存在光波的單向單通帶或者多重窄帶近完全吸收。理論模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果符合很好。并通過(guò)吸收波長(zhǎng)的光波在結(jié)構(gòu)中的場(chǎng)強(qiáng)分布，在理論上分析了該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)完全吸收的物理機(jī)制。這類(lèi)光波的單向完全吸收器可以用來(lái)制作多通道光濾波器和反射型光二極管等。
　　在第三章中，我們主要研究了光波在一維非對(duì)稱(chēng)多層膜體系中的完全透射特性。本論文對(duì)由兩種不同光子晶體組成的一維非對(duì)稱(chēng)多層膜系統(tǒng)的光學(xué)特性進(jìn)行了研究。我們首先在理論上驗(yàn)