导读:本文包含了光子微纳结构论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:表面等离激元,腔量子电动力学,强耦合,弱耦合
光子微纳结构论文文献综述
段雪珂,任娟娟,郝赫,张淇,龚旗煌[1]（2019）在《微纳光子结构中光子和激子相互作用》一文中研究指出微纳光子结构中超强的光场局域给光和物质相互作用带来了新的研究机遇.通过设计光学模式,微纳结构中的光子和激子可以实现可逆或者不可逆的能量交换作用.本文综述了我们近年来在微纳结构,尤其是表面等离激元及其复合结构中光子和激子在强弱耦合区域的系列研究工作,如高效可调谐及方向性的单光子发射,利用电磁真空构造增强光子和激子的耦合等.这些工作为微纳尺度上光和物质作用提供了新的物理内容,在芯片上量子信息过程及可扩展的量子网络构建中有潜在应用.(本文来源于《物理学报》期刊2019年14期）
靳文涛,宋萌,张雪华,李林,尹莉[2]（2019）在《多光楔板制作大面积光折变光子微结构》一文中研究指出提出了一种制作大面积光子微结构的简便方法,利用多光楔板产生大面积的多光束干涉,在光折变晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和准周期性的光子准晶微结构。该方法简便易行,系统稳定性好,无须复杂的调节装置,制作效率高。使用导波强度图像、远场衍射图样、布里渊区光谱成像等方法对制作的大面积光子微结构进行了验证和分析。设计不同的多光楔板,可以制作出多种更复杂的大面积光子微结构。通过适当的处理,制作的大面积光子微结构可以长久地固定在光折变晶体中,也可以擦除后用于制作新的结构,这在集成光学和微纳光子器件领域具有良好的应用前景。(本文来源于《科学技术与工程》期刊2019年16期）
郑旗[3]（2019）在《CdS微纳结构碲掺杂及表面氧化调控的光子学性质研究》一文中研究指出硫化镉(CdS)的室温带隙为2.42 eV,是研究光与物质相互作用的重要半导体材料之一。同时,CdS具有较好的稳定性、理想的发光效率、较高的电子迁移率等特点,可望广泛应用于激光器、晶体管、发光二极管、非线性光学器件、太阳能电池等领域。掺杂能够有效调控微纳材料的晶格结构、电子能带结构,进而优化调节相应的电子学、光子学、光电性能。本论文系统研究CdS微纳结构碲掺杂和表面氧化调控的光子学性能,探索相应的光物理机理。主要研究工作包括以下两个方面:(1)采用简单的两步化学气相沉积法(CVD),制备出高质量的Te掺杂CdS纳米线。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、拉曼光谱等表征手段,证明我们所制备的Te掺杂CdS纳米线具有较高的结晶质量。Te元素均匀掺杂在CdS纳米线上,并且未改变CdS的六角纤锌矿晶格结构。研究不同Te掺杂量对CdS纳米线发光性能的影响,确定重掺杂浓度下CdS纳米线的发光性能发生严重的减弱,同时WGM腔模式发光会消失。通过显微变温拉曼,证实该Te掺杂CdS纳米线具有较强的电子-声子耦合作用,以及存在重要的表面声子极化作用。通过不同激光功率和变温光致发光(PL)光谱和变温荧光寿命光谱确定该Te掺杂CdS纳米线的发光同时受到表面极化子和回音壁模式(WGM)微腔的双重调制,并且表面极化对发光的调控随温度的响应比较明显,在低温(80K)时表面极化的调制作用有明显的减弱效果。该Te掺杂CdS材料还具有较宽的吸收波段,覆盖整个可见光范围。(2)将纯CdS微-纳米线在空气中加热至475度得到表面氧化的CdS微纳结构。XRD、SEM、EDS、拉曼光谱以及PL mapping等表征结果证明所制备的材料为高质量的表面氧化CdS六角纤锌矿结构微纳米线。通过不同条件的PL光谱测试以及时间分辨PL测试研究了其发光机理。实验结果表明表面氧化不仅提高了该氧化CdS结构的发光性能(宽发光波段,高发光效率),还实现了WGM微腔与激子极化激元的耦合调控发光,进一步确定了短波发光主要受激子极化激元调控,长波发光主要受WGM光学微腔调控。(本文来源于《湖南师范大学》期刊2019-06-01）
郝丽君[4]（2019）在《基于二维取杰光栅和新型微纳结构的光子集成设计和研究》一文中研究指出随着5G时代的到来以及云存储、云计算等技术在人们生活中不断的深入和发展,大规模的信息交换、数据处理与传输对光通信系统提出了更高的要求——传输速率和容量的进一步提高。由传统的分立光子器件构成的光通信网络已经难以满足这一需求,光子集成芯片通过将分立的光子器件集成在同一芯片上,可以有效减小体积、降低功耗、提高传输速率。随着光子集成芯片集成度的不断提高,光收发模块传输速率从2017年的100 Gb/s向2020年400 Gb/s的目标不断前进。然而,光子集成芯片技术仍然面临巨大的挑战,为了提高光通信网络传输速率,适用于大规模集成的稳定且单模性好的激光光源的研究以及增加传输信道数的波分复用技术(Wavelength division multiplexing technology,WDM)以及模分复用技术(Mode division multiplexing,MDM)等复用技术的发展,是下一代光通信网络研究的重点。本论文基于二维取样光栅,对光子集成芯片中的分布式反馈激光器(Distributed feedback laser,DFB)进行优化设计,致力于提高DFB激光器的单模特性和稳定性,使其更好地应用于大规模集成。同时,还研究设计了基于MDM技术的多波长模式转换器以及宽带紧凑型模式转换器。论文对二维取样光栅以及新型微纳结构进行了模拟仿真和理论计算,为之后的器件设计提供理论指导。论文取得的主要研究成果如下:(1)论文提出了一种对制备容差度高、可以精确实现目标响应的光栅设计方案。在重构等效啁啾技术的基础上,论文通过理论分析发现,在均匀基本光栅上迭印二维取样图案,可以在其傅里叶级次子光栅中等效实现所需目标响应。光子集成器件因为纳米量级光栅结构变化的制备难度大而难以大规模应用发展。二维取样光栅可以利用微米量级取样结构的设计去实现对纳米量级目标响应的等效实现和精确控制,对光子集成器件的设计具有重要的意义。同时论文简要说明了用于对光栅及微纳结构进行物理建模仿真的数值计算方法比如时域有限差分算法(Finite-difference time-domain,FDTD)和本征 模式 展开法(Eigenmode expansion method,EME)。(2)论文提出了两种可以在基于重构等效啁啾技术(Reconstruction equivalentchirp,REC)的DFB激光器中提高单纵模特性的光栅结构:交错取样光栅和倾斜取样光栅。论文发现二维光栅比如交错光栅和一定倾斜角的倾斜光栅可以抑制布拉格反射。利用这一光学特性,论文所设计的取样光栅结构,可以实现保持工作级次如-1级傅里叶子光栅为均匀π相移光栅实现滤波选频,而同时抑制会造成激光器双模造成性能不稳定的0级子光栅。论文利用FDTD仿真了这两种二维取样光栅的透射与反射特性并在在硅基(Silicon-on-Insulator,SOI)波导上验证了交错取样光栅的光谱特性。通过二维取样光栅提高了 DFB激光器的单模特性,更适用于设计制备大规模高集成度的可调谐DFB激光器阵列。(3)基于二维取样光栅,论文设计了在氮化硅波导中的多波长模式转换滤波器。论文通过理论分析发现,倾斜取样光栅可以将目标光栅的周期和倾斜角的误差容忍度提高一个数量级以上,从而可以实现对于目标响应的精确控制。论文同时验证了基于二维取样光栅的大功率激光器和光纤传感器等光子器件。论文利用叁维FDTD仿真了模式变换滤波器的反射谱与透射谱并基于倾斜取样光栅分别设计得到了双波长模式变换器以及叁波长模式变换器。通过改变取样光栅周期和角度可以实现对模式变换波长和转换效率的调节。(4)论文利用多边形深槽结构设计了基于横向电场模式(TEm)的宽带高效紧凑型模式转换器,实现了从TE0到TE1,TE0到TE2,TE1到TE3,TE2到TEi等多种模式转换。以TE0到TEi和TE0到TE2的两种模式转换器为例,器件长度小于24.0μm,转换效率高于97.6%,模式串扰低于-20 dB,工作带宽为100nm。(本文来源于《南京大学》期刊2019-05-01）
王帅[5]（2019）在《基于微纳光子结构的折射率传感器研究》一文中研究指出微纳光子结构由于结构紧凑、尺寸接近光波长,因此对周围环境极其敏感,具有超高检测性能,而且可用于光子集成以及微流控系统,构建片上实验室,实现生化检测的微型化、智能化和家庭化。近些年,随着微纳加工工艺的提高,各种微纳光子结构得以实现,为设计更高性能的折射率传感器提供了技术支撑。很多研究机构将设计生物化学传感器的工作集中在研发新型光子结构和提高微纳光子器件性能上。然而,目前已提出的微纳光子结构传感器在设计、制备或适用环境等方面仍然存在诸多不足,且传感性能仍存在较大提升空间。鉴于此,本文分别针对介质结构、金属结构和微结构光纤传感器目前存在的问题,设计了工作波段在1500nm左右、1000nm以下和2000nm左右适合于狭小环境的具有较高性能的折射率传感器。研究主要围绕在探讨几种微纳光子结构的光学性质、检测原理、传感性能和制造方法等方面。本文的工作主要体现在以下几个方面:针对光子晶体传感器需要人为引入缺陷模式导致设计复杂的问题,利用光子准晶的天然缺陷模式设计了十重光子准晶折射率传感器,实验上成功研制出不同结构的十重光子准晶。首先,采用伞状五束光干涉模型理论上设计了二维十重光子准晶结构,通过改变光束的曝光阈值得到了不同结构的光子准晶。在此基础上,通过缺陷模光谱监测方法构建了工作在通信波段的折射率传感器,调整准晶介质柱半径及传感单元尺寸优化了传感器灵敏度,最终设计出分辨率为221 nm/RIU、品质因数为1478、传感单元仅为18μm×4μm的传感器结构。实验上搭建了无顶五棱镜多光束共光路干涉装置,通过改变光束强度、曝光时间和光束均匀度设计并大面积制备了不同结构的十重光子准晶。利用金属微纳结构局域表面等离子体共振(Local Surface Plasmon resonance,LSPR)效应,在近可见光波段构建了金纳米环阵列LSPR折射率传感器。针对随机分布金纳米环易缺失和堆迭的不足,基于金属颗粒二聚体增强LSPR的机理提出了金纳米环阵列传感器的设想。利用有限元法对该结构的电磁场分布和消光光谱进行了分析,并且对金纳米环的尺寸、晶格常数以及入射角度对消光效率的影响进行了研究。单个金纳米环的局域表面等离子体电场分布类似于一对电偶极子,而金纳米环阵列由于金属颗粒二聚体效应又有效增强了该电场强度,从而提高了该传感器的品质因数。该等离子体共振传感器在识别生物分子结合事件方面具有较大潜力。鉴于光纤传感器在狭小环境中的探测优势,在2000nm附近设计了两种PCF SPR折射率传感器。首先,为进一步增强SPR共振强度,利用SPR对偏振方向的敏感性设计了D型高双折射光子晶体光纤SPR传感器。对纤芯x和y方向空气孔的孔径比、金膜厚度以及光纤材料折射率对共振的影响进行了分析。研究发现高双折射结构可有效增强SPR强度,利用低折射率光纤材料可以提高传感器灵敏度,将二者结合可在增强灵敏度的同时提高传感器的品质因数。其次,在提高光纤等离子体共振的同时,为解决大模场与低限制损耗的矛盾,提出了D型双芯光子晶体光纤SPR传感器。利用双芯结构在有效扩大模场面积的同时保证了光纤较低的限制损耗和单模特性,从而提高了检测稳定性,扩大了测量范围。在实验上,利用空心玻璃管堆迭、预制棒熔缩及高温拉制的方法制备了不同结构的PCF,并对它们的横截面微纳结构、弯曲损耗、截止波长等光学特性进行了测量。(本文来源于《郑州大学》期刊2019-05-01）
何文,刘爱萍,王琴[6]（2019）在《微纳螺旋凹槽结构检测光子自旋角动量》一文中研究指出建立螺旋凹槽结构模型,具有不同自旋角动量的光束入射到该结构后激发表面等离激元,螺旋凹槽结构的螺旋性与光子自旋角动量耦合,使得不同自旋偏振光激发的表面等离激元具有不同的强度分布.通过螺旋凹槽激发的表面等离激元的强度分布获得入射光的自旋角动量.利用有限元方法计算了左旋偏振光与右旋偏振光激发的表面等离激元在螺旋凹槽中心的光场强度比,最大消光比达到168,实现对光子的自旋角动量的检测.在数值仿真中,分析了不同入射光波长的消光比,入射光波长在600～740nm范围内消光比高于50,其中入射光波长为670nm时的检测效果最佳;此外,研究螺旋凹槽结构参量对消光比的影响,当凹槽宽度为200nm,凹槽深度为70nm,匝数为2时,消光比最大,螺旋凹槽结构检测光子自旋角动量的能力最强.该研究可为集成光学中光子自旋角动量的检测提供一种新途径.(本文来源于《光子学报》期刊2019年04期）
孙树峰,王萍萍[7]（2018）在《飞秒激光双光子聚合加工微纳结构》一文中研究指出针对微/纳机电系统(MEMS/NEMS)零部件加工制造难题,研究具有亚衍射极限空间分辨率的飞秒激光双光子聚合加工方法,搭建钛蓝宝石飞秒激光微纳加工系统,对液态聚合物材料进行飞秒激光双光子聚合加工工艺试验研究。结果表明:随着激光功率的降低,单个固化点的尺寸减小,加工分辨率提高;扫描步距减小,所加工工件的表面粗糙度数值减小,但加工效率降低。基于CAD软件设计出微米墙和纳米线构成的叁维微纳结构,利用飞秒激光双光子聚合加工得到该叁维微纳结构实物,通过优化工艺参数加工出直径小于100 nm的纳米线,从而证明飞秒激光双光子聚合加工方法为微/纳器件的制造提供了一种有效方法。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2018年12期）
张滔[8]（2018）在《有机单晶微纳结构的可控制备及其光子学性能研究》一文中研究指出在信息技术高速发展的现代,随着纳米光子学的发展,人们希望在微纳量级上能可控制备出具有特定分子结构和功能的光子学元件,从而实现集成光路。与无机材料相比,有机材料具有优异的可调节性能,良好的机械柔韧性、可加工性和易掺杂性;以及宽光谱可调,高荧光量子产率,激子极化基元传输,亚波长传输与调制等优势。基于这些优势,使得有机材料比无机材料在构筑具有特定光学功能的纳米光子学时有更大的优势。由于我们对分子间相互作用力、分子自组装、光子学性质叁者之间的关系不了解,使得在制备具有特定功能的光子学元件时遭遇了不小的困难。本文先设定具有特定光学功能的光子学元件,然后选择合适的分子,研究分子聚集和生长规律,根据这个规律研究分子间相互作用力、分子自组装、光子学性质叁者之间的关系,然后利用这个关系来构建具有新功能的光器件。我们的主要研究内容如下;1.我们从分子设计出发,选择合适的分子,根据分子聚集和生长规律不同,我们可控制备了 NI和NIEtOH两种不同维度有机微纳单晶结构。这两种单晶结构不仅能够实现在不同纬度上对光波的限域,而且它们的损耗系数也不同。该工作不止研究了分子间相互作用力、分子自组装、光子学性质叁者之间的关系,也研究了有机材料光波导内在的作用机制。.2.通过结合溶液滴铸法和物理气相沉积法,制备了DAAQ@BPEA异质结,主干为黄绿光材料9-10二苯乙炔基蒽(BPEA)微米线,分枝为1,5一二氨基蒽醌(DAAQ)纳米线,我们可以通过实验条件的改变来调节控制异质结结构的形貌和尺寸。当异质结的主干被激光激发时,通过不同组分间激子能量传递,DAAQ@BPEA异质结的分枝可输出不同的光信号,实现多通道传输。本文探索了在光子学中如何应用有机微纳米材料,通过不断的深入研究有机微纳米材料的光波导行为与光化学过程,理性的设定分子的结构,在合适的制备条件下制备单晶微纳结构达到当初预定的目标功能。(本文来源于《北京交通大学》期刊2018-09-01）
张健[9]（2018）在《微纳光子结构中的光谱学共振效应研究》一文中研究指出微纳光子学是物理学和光学工程研究的重要分支,融合了光学光电子学和纳米科技等,研究在微纳尺度下,光与物质相互作用过程中新光物理学机理和特殊物理学效应。其研究范围包括光与物质相互作用的规律及其在光产生、光传输、光操纵、光调控和光电探测等方面的应用。微纳光子结构中典型的光物理学特性包括波导共振、Fano共振、等离激元等纳米尺度下新的光学效应,而被广泛地应用于生物/化学传感器、表面增强拉曼散射光谱学、太阳能电池等结构或器件中。我们以微纳光子结构/器件的实现及其中光物理学共振效应研究为主要内容,开展了如下方面的工作:(1)微纳介质和金属光栅制备及其Fano共振效应研究制备具有不同衍射效率波导耦合介质光栅,研究了基于衍射过程和二阶波导共振模式间的类Fano耦合效应。通过改变光栅的占空比,提高了其衍射效率,从而增强了类Fano耦合效应。证明了构造类Fano耦合效应的基本原理,也从侧面验证波导耦合金属光子晶体中的Fano共振来源于等离激元的光散射效应。在单一的ITO薄膜中制备了波导光栅结构,研究了其中的类二阶布拉格衍射过程及其与波导共振模式间的相互作用。在特定的入射角,实现了两种模式的空间重合。在此基础上,研究了该结构的光学分束功能。其分束比和工作效率可通过调整光栅调制深度和ITO波导厚度得以优化。基于上述ITO薄膜光栅结构,进一步蒸镀银纳米薄膜壳层。研究了银膜中的等离激元模式的光谱学响应特性,以及它们和光栅下面ITO薄膜中波导共振模式间的类Fano耦合效应。在TM偏振条件下,观察到对称型和非对称型表面等离激元共振模式及其与二阶波导模式间的类Fano耦合共振。(2)双金属光子结构及异质结型局域化等离子共振特性研究研究了利用溶液法和光还原法制备二元金纳米颗粒和银纳米线构成的双金属网格状光子结构的新方法。揭示单个金纳米颗粒和单根银纳米线中的偶极子和四极子等离激元共振模式,并研究了这些共振模式间相互作用产生的异质结界面态等离激元。(3)金纳米杯的化学合成和多重局域化等离子共振特性研究利用基于纳米模板和种子生长的化学合成方法,制备了尺寸、形貌可控的金纳米杯结构。全面研究了金纳米杯结构生长过程及形貌控制的多种影响因素和参数。利用二氧化硅小球和酚醛树脂柔性包覆层模板制备了不同尺寸的金纳米杯。结合光谱学特性研究,分析了金纳米杯结构中等离激元的物理学本质,以及相应的局域场和电荷分布特性。进一步调整反应溶液的量,制备金纳米盖-金纳米杯-金纳米壳等系列结构,并表征了其形貌和光谱学响应特性。(本文来源于《北京工业大学》期刊2018-06-01）
陈禹平[10]（2018）在《双光子聚合加工微纳结构的收缩特性及补偿方法研究》一文中研究指出双光子聚合(Two-Photon Polymerization,简称TPP)加工技术是利用超快短脉冲激光诱导物质发生聚合进而形成预期结构的加工技术,具有极高的加工分辨率和真叁维制造的能力。利用此技术所制备的叁维微纳功能性器件已被广泛应用于航空航天、军事、信息科学、组织工程、生物医学等诸多领域。但是,由于在TPP加工过程中通常伴随着加工材料的固液结构转换,加工结构的不均匀收缩成为获得高质量叁维微纳结构的重要阻碍。因此,对于双光子聚合加工微纳结构的收缩特性及补偿方法的研究具有十分重要的意义。本文针对叁维微纳结构制备过程中结构的不均匀收缩,开展了微纳结构收缩原理、不均匀收缩、结构补偿与均匀制备等方面的研究,主要研究内容如下:(1)基于本课题组自主搭建的双光子聚合大面积快速结构化加工平台,通过双光子聚合加工技术对立方体结构进行加工,分析激光功率、曝光时间、后烘过程、显影过程、坚膜过程以及结构高度对加工结构收缩变形量的影响。基于最小二乘原理,采用回归分析的数理统计方法,建立关于微纳结构收缩的补偿模型。(2)基于经典牛顿力学原理,利用分子动力学软件建立聚合结构与SiO_2基底分子界面模型。其分子结构放入到具有周期性边界条件的立方盒子内部,通过施加COMPASS力场,采用Smart算法对分子进行能量最小化模拟,使得分子界面结构达到稳定的状态。在NVT正则系综下,对界面分子模型进行分子动力学模拟,得到界面模型各部分的能量分布情况,进而分析宏观结构的不均匀收缩性。基于分子动力学静态方法,对聚合后的微纳结构的分子模型体系进行力学性能分析,得到了聚合结构的力学弹性常数,与材料实际属性相吻合,证明所建立的聚合后分子模型的合理性。(3)通过控制体元与基底之间的位置关系,提出一种降低加工结构与基底附着力,实现木堆结构均匀化加工的新方法。利用收缩补偿模型对木堆结构进行了补偿设计,得到其CAD模型。研究了木堆结构的收缩特性,并通过实验验证了所制备木堆结构的均匀性。(本文来源于《长春工业大学》期刊2018-06-01）
光子微纳结构论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
提出了一种制作大面积光子微结构的简便方法,利用多光楔板产生大面积的多光束干涉,在光折变晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和准周期性的光子准晶微结构。该方法简便易行,系统稳定性好,无须复杂的调节装置,制作效率高。使用导波强度图像、远场衍射图样、布里渊区光谱成像等方法对制作的大面积光子微结构进行了验证和分析。设计不同的多光楔板,可以制作出多种更复杂的大面积光子微结构。通过适当的处理,制作的大面积光子微结构可以长久地固定在光折变晶体中,也可以擦除后用于制作新的结构,这在集成光学和微纳光子器件领域具有良好的应用前景。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光子微纳结构论文参考文献
[1].段雪珂,任娟娟,郝赫,张淇,龚旗煌.微纳光子结构中光子和激子相互作用[J].物理学报.2019
[2].靳文涛,宋萌,张雪华,李林,尹莉.多光楔板制作大面积光折变光子微结构[J].科学技术与工程.2019
[3].郑旗.CdS微纳结构碲掺杂及表面氧化调控的光子学性质研究[D].湖南师范大学.2019
[4].郝丽君.基于二维取杰光栅和新型微纳结构的光子集成设计和研究[D].南京大学.2019
[5].王帅.基于微纳光子结构的折射率传感器研究[D].郑州大学.2019
[6].何文,刘爱萍,王琴.微纳螺旋凹槽结构检测光子自旋角动量[J].光子学报.2019
[7].孙树峰,王萍萍.飞秒激光双光子聚合加工微纳结构[J].红外与激光工程.2018
[8].张滔.有机单晶微纳结构的可控制备及其光子学性能研究[D].北京交通大学.2018
[9].张健.微纳光子结构中的光谱学共振效应研究[D].北京工业大学.2018
[10].陈禹平.双光子聚合加工微纳结构的收缩特性及补偿方法研究[D].长春工业大学.2018