激光全息光刻制作一維層狀光子晶體及其激射研究.pdf

1、光子晶體作為可以控制光子運動的新材料，在近十幾年來吸引了材料科學(xué)、物理學(xué)等各個科學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家的極大研究興趣，并有相當(dāng)多的研究小組致力于設(shè)計制作各種性能優(yōu)異的光子晶體器件。當(dāng)前在眾多對新型高效光子器件的探索研究中，缺陷模式激射和帶邊模式激射成為較為引人注目的研究方向之一。研究表明，光子晶體結(jié)構(gòu)的禁帶邊緣可以發(fā)生激光激射。目前研究低閾值激光激射大多是用以手性分子分布的層狀結(jié)構(gòu)的天然液晶帶隙結(jié)構(gòu)，或者用不同折射率的聚合物交替旋轉(zhuǎn)涂膜方法制備的

2、多層一維帶隙結(jié)構(gòu)，也有研究小組采用半導(dǎo)體生長技術(shù)或電子束光刻技術(shù)來制作光子晶體結(jié)構(gòu)用以研究低閾值激射效應(yīng)。近幾年來，激光全息刻寫技術(shù)因其能夠經(jīng)濟、快速、靈活地制作大面積光子晶體等優(yōu)勢，已成為研究制備光子晶體模板的一種有效途徑。本論文主要研究利用激光全息光刻技術(shù)，結(jié)合不同的感光材料制備一維層狀光子晶體，并且獲得了具有缺陷模帶隙特征的光子晶體。利用所制得的具有良好帶隙特征的層狀光子晶體結(jié)構(gòu)，根據(jù)帶隙位置不同，摻雜與之相匹配的有機發(fā)光染料，實

3、驗研究了層狀光子晶體帶隙邊緣的激光激射現(xiàn)象，即為光子晶體帶隙內(nèi)的自發(fā)輻射增強效應(yīng)，并對其機理進行了理論分析。
　　 本論文的主要研究內(nèi)容可以概括為以下幾個方面：
　　 1．在進行全息光刻微制作之前，計算機數(shù)值模擬全息干涉場的空間光強分布可起目標先導(dǎo)作用。本文采用計算機編程模擬技術(shù)，采用鏡像添加光束技術(shù)，改變光束配置，調(diào)整改變?nèi)肷涔馐钠窠嵌龋^容易地實現(xiàn)了干涉場光學(xué)格點從三維到一維層狀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。
　　 2．在

4、計算機模擬的指導(dǎo)下，利用激光全息光刻技術(shù)，在SU8環(huán)氧樹脂中制作了一維層狀光子晶體，并利用掃描電子顯微鏡(SEM)和光纖光譜儀對所得結(jié)構(gòu)進行表征，實驗結(jié)果與計算機模擬相符合。所得結(jié)構(gòu)是清晰的層狀結(jié)構(gòu)，且在可見光波段內(nèi)有光子帶隙，帶隙的位置隨著層狀結(jié)構(gòu)層間距的增大而發(fā)生紅移。
　　 3．利用激光全息光刻技術(shù)在DCG干版中制作了層狀光子晶體，并對其形貌和光譜進行了表征。結(jié)果表明不同入射角度得到的層狀結(jié)構(gòu)的帶隙位置不同。