基于相位調制的帶缺陷光子晶體全息制作方法理論及實驗研究.pdf

1、在過去的20年中,光子晶體被應用于許多光子學領域諸如低閾值激光器,低損耗光波導,片上集成光路和光纖系統(tǒng)。光子晶體的應用需要解決以下三個制作問題。第一,如何制作具有光子禁帶的光學材料;第二,如何在光子禁帶材料中精確地引入功能性“缺陷”;第三,更進一步地,存在多個缺陷耦合時,如何精確控制缺陷的相對位置。
　　全息光刻技術是基于多光束干涉原理,通過應用這一技術制作出了具有不同光學晶格的微結構。從一維布拉格光柵到各種三維光子晶體結構,甚至

2、于一些準晶結構都能夠用全息方法制作出來。由于全息光刻技術具有步驟簡單,晶格結構和單胞形狀可控,與傳統(tǒng)常規(guī)光刻方法兼容等優(yōu)點,使得全息光刻技術受到了越來越多的關注。在以前的全息制作研究中,主要研究的是制作大面積、高質量的本征光子晶體。但在光子晶體的應用中通常都需要在其本征結構中引入缺陷,所以發(fā)展一種在本征光子晶體中精確地引入缺陷并控制其位置的方法是十分必要的。
　　本論文的主要研究內容概括如下:
　　1.從全息光刻技術的多光束

3、干涉理論切入,通過研究在調節(jié)光束相位時,干涉圖樣所發(fā)生的變化,得到公式描述相位增量與干涉圖樣之間的關系。同時按相位操控下圖樣變化特點將這些變化分為干涉圖樣形狀發(fā)生改變的形狀重構和干涉圖樣不變化的保形平移。并對實現保形平移的方法進行研究。
　　2.在計算機模擬中對相位操控影響干涉圖樣的結論進行驗證。分別以一維和二維復合結構干涉圖樣及準晶結構干涉圖樣作為實例,按照論文中所提出的關于相位操控與干涉圖樣變化的結論和公式,實現相位操控下的干

4、涉圖樣形狀重構以及相位操控下的干涉圖樣保形平移。
　　3.基于液晶的相位控制原理,設計并制作一種用于多光束干涉實驗的空間光相位調制系統(tǒng)。并通過實驗驗證了計算機模擬的結果,實現了一維復合結構及二維準晶結構干涉圖樣在相位操控下的形狀重構及保形平移。
　　4.采用相位操控的方法,實現對干涉圖樣的形狀調制,并在Su-8環(huán)氧樹脂中制作了一維及二維具有周期性波導結構的光子晶體;并用SEM拍照方式對所制作的樣品進行表征。樣品的結構與模擬所