含高度色散材料人工微結(jié)構(gòu)的光傳輸效應(yīng)研究.pdf

1、無(wú)論是宇宙空間，還是大氣、海洋，光在自然界中的傳輸特性一直以來(lái)都是人們普遍關(guān)心的物理現(xiàn)象。而在微觀范疇，光子人工微結(jié)構(gòu)的光傳輸特性則是光物理領(lǐng)域內(nèi)的又一個(gè)基本研究問(wèn)題，也吸引了人們長(zhǎng)久的研究興趣。近年來(lái)，從光學(xué)微腔到異質(zhì)結(jié)構(gòu)，從光柵到光波導(dǎo)，從光子晶體(Photonic Crystals)到特異材料(Metamaterials)，人們將注意力放在各種具有特殊光傳輸特性的人工微結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)了許多普通結(jié)構(gòu)所沒(méi)有的新功能。其中，光子晶體作為一

2、種由不同折射率材料組成的周期性人工微結(jié)構(gòu)在概念被提出后就引起了人們廣泛的關(guān)注。出于應(yīng)用的實(shí)際，人們往往還需要通過(guò)改變材料組分的方式來(lái)調(diào)控人工微結(jié)構(gòu)的光傳輸特性，例如使用金屬/介質(zhì)復(fù)合的結(jié)構(gòu)等。而高度色散材料，由于其具有不同于正常材料的色散變化程度，以及能夠在正常色散與反常色散之間切換的特點(diǎn)，含有高度色散材料的人工微結(jié)構(gòu)被發(fā)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)巨大的場(chǎng)增強(qiáng)以及光的全向場(chǎng)局域等，因此對(duì)含有高度色散材料人工微結(jié)構(gòu)的光傳輸特性的研究具有重要的意義。

3、>　　本論文采用傳輸矩陣方法、散射態(tài)方法等研究手段，主要研究了含高度色散材料人工微結(jié)構(gòu)的光傳輸性質(zhì)。論文的第二章中，我們對(duì)人工微結(jié)構(gòu)的研究方法進(jìn)行了基本的敘述。
　　論文的第三章主要從理論上研究了由高度色散介質(zhì)和正常材料的電介質(zhì)組成的一維光子晶體微腔中的反常模式分裂。由于兩種電介質(zhì)中的傳播相位隨入射角的減小而減小，傳統(tǒng)的全介質(zhì)光子晶體中的正常分裂模式總是藍(lán)移?；诜闯Ｉ⒉牧虾碗娊橘|(zhì)之間的相位變化補(bǔ)償，可以抵消色散的分裂模式，從而

4、可以實(shí)現(xiàn)反常模式分裂。結(jié)果表明，反常分裂模式將在對(duì)可調(diào)諧高品質(zhì)因數(shù)濾波器，角度無(wú)關(guān)傳感器，非線性光學(xué)裝置等有著重要應(yīng)用。
　　論文的第四章理論研究了包含有反常色散材料的一維斐波那契準(zhǔn)周期光子晶體的光學(xué)性質(zhì)。我們根據(jù)一系列的等式，對(duì)摻雜有不同量子點(diǎn)濃度的該反常色散材料中的介電常數(shù)的實(shí)部和虛部進(jìn)行模擬。發(fā)現(xiàn)色散程度隨著量子點(diǎn)摻雜濃度的增加而劇烈。并對(duì)其透射譜圖進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與正常材料的一維斐波那契準(zhǔn)周期的光子晶體相比，其在原始帶邊衍生