紫外線波段一維光子晶體的光學(xué)特性研究.pdf

1、光子晶體是近年來出現(xiàn)的一種新的光學(xué)材料，是由電介質(zhì)材料周期性排列構(gòu)成的人工晶體材料。它是繼電子半導(dǎo)體開辟電子信息時(shí)代以來，最有希望開辟光子信息時(shí)代的新材料。它以光子禁帶和光子局域的存在為主要特征，它的特性決定了光子晶體在未來的微光電子器件的集成、光互連、光通訊等領(lǐng)域有望占據(jù)戰(zhàn)略主導(dǎo)地位。
　　 光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)是光子晶體的重要特性之一，也是光子晶體應(yīng)用開發(fā)的基礎(chǔ)。因此，對(duì)于光子晶體的帶隙及其光學(xué)傳輸特性的研究是對(duì)光子晶體進(jìn)行基

2、礎(chǔ)性研究的重要內(nèi)容。光子晶體按空間結(jié)構(gòu)的不同，可以把它劃分為一維光子晶體、二維光子晶體和三維光子晶體。二維、三維光子晶體則由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、理論計(jì)算量大、制造困難等原因，人們對(duì)其的研究分析相對(duì)較少，而對(duì)一維光子晶體的研究比較多。普通多層膜系結(jié)構(gòu)光子晶體的禁帶內(nèi)能量損失較低，可是禁帶寬度通常有限，而且出現(xiàn)較寬的全角高反帶很難。而金屬材料與這類光子晶體相比，雖然吸收會(huì)導(dǎo)致明顯的能量損失，可是在相當(dāng)寬的頻率范圍內(nèi)且在任意入射方向下金屬材料都會(huì)有

3、非常強(qiáng)的反射性。若能將金屬材料和普通電介質(zhì)型光子晶體材料結(jié)合在一起的話，將有希望得到更好的光學(xué)特性。目前光子晶體的制備和研究主要集中在波長(zhǎng)大于紅外、可見光的波段。由于大部分材料在低于可見光波段存在嚴(yán)重的吸收，所以研究很少，但是光子晶體在可見光波段甚至紫外線波段存在潛在的應(yīng)用前景，因此正在變?yōu)檠芯空哧P(guān)注的熱點(diǎn)。
　　 本文對(duì)MgF2、Ta2O5和金屬為基元組成的一維光子晶體在紫外線波段的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了理論分析。Ag/MgF2、Ag

4、/Ta2O5一維光子晶體與其它金屬構(gòu)成的多層膜結(jié)構(gòu)相比具有最大帶隙寬度和最高的反射率。分別對(duì)Ag/MgF2、Ag/Ta2O5進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，得出Ag/MgF2光子晶體在選取結(jié)構(gòu)參數(shù)為：介質(zhì)厚度，周期層數(shù)N=4時(shí)，在正入射情況下，它的反射率最高達(dá)到92.26[％]，光子帶隙寬度最大可達(dá)90nm(320nm～410nm)。對(duì)于Ag/Ta2O5光子晶體選取結(jié)構(gòu)參數(shù)為：介質(zhì)厚度，周期層數(shù)N=2時(shí)，在正入射情況下，它的反射率最高達(dá)到92.44[