第5讲_光子晶体的光学特性与制备.pdf

研究 生课程 纳米光学 (Nano-Optics) 第5讲: 光子晶体 的光学特性与制备 董 国艳 中国科学院大学材料科学与光电技术学院 本讲内容 1、光子晶体的光学特性  一维光子晶体：全向带隙特性、非线性二次谐波、光学双稳态、光 子局域化、典型的一维氧化物光子晶体、一维金属-介电光子晶体  二维光子晶体：TM和TE偏振、微腔透射谱和发光谱、慢光效应  三维光子晶体 2、光子晶体的制备  1. 机械制备法 打孔法 逐层堆积法  2. 化学刻蚀法 湿法刻蚀、干法刻蚀、电化学刻蚀、浮雕法  3. 胶体自组装法  4. 光刻法  5. 激光全息干涉刻蚀法 2 一维光子晶体的光学特性 一维光子晶体的光学特性主要取决于光与材料的相互作用， 多数情况下取决于光子态密度。 (a) 没有引入缺陷的态密度 (b) 引入缺陷的态密度 可见，一维光子晶体对光子态密度有很强的修饰效应，可根据 要求控制光子输运过程，制备光开关、滤波器、放大器等新型的光 学器件。 3 1、一维光子晶体全向带隙特性 TE TM 结构图 色散关系图 一维光子晶体可能具有完全的光子禁带,具有全向光子带隙的必要条件     n n  arcsin 0  arc tan 2 1max   B   n n 1 1      是从n 介质掠入射到介质n 中的最大折射角； 1max 0 1  是介质n n ,界面的布儒斯特角。 B 1， 2 4 四分之一波片结构比较 假设n n , n h =n h =/4,则有 2N 2 1 2 1 1 2 2     n  2  1      n 1  4 1n / n 带隙峰值 R     相对带隙