基于相位調(diào)制的帶缺陷光子晶體全息制作方法理論及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在過(guò)去的20年中,光子晶體被應(yīng)用于許多光子學(xué)領(lǐng)域諸如低閾值激光器,低損耗光波導(dǎo),片上集成光路和光纖系統(tǒng)。光子晶體的應(yīng)用需要解決以下三個(gè)制作問(wèn)題。第一,如何制作具有光子禁帶的光學(xué)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(jìn)一步地,存在多個(gè)缺陷耦合時(shí),如何精確控制缺陷的相對(duì)位置。
　　全息光刻技術(shù)是基于多光束干涉原理,通過(guò)應(yīng)用這一技術(shù)制作出了具有不同光學(xué)晶格的微結(jié)構(gòu)。從一維布拉格光柵到各種三維光子晶體結(jié)構(gòu),甚至

2、于一些準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)都能夠用全息方法制作出來(lái)。由于全息光刻技術(shù)具有步驟簡(jiǎn)單,晶格結(jié)構(gòu)和單胞形狀可控,與傳統(tǒng)常規(guī)光刻方法兼容等優(yōu)點(diǎn),使得全息光刻技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)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(zhì)量的本征光子晶體。但在光子晶體的應(yīng)用中通常都需要在其本征結(jié)構(gòu)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?jī)?nèi)容概括如下:
　　1.從全息光刻技術(shù)的多光束

3、干涉理論切入,通過(guò)研究在調(diào)節(jié)光束相位時(shí),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(guān)系。同時(shí)按相位操控下圖樣變化特點(diǎn)將這些變化分為干涉圖樣形狀發(fā)生改變的形狀重構(gòu)和干涉圖樣不變化的保形平移。并對(duì)實(shí)現(xiàn)保形平移的方法進(jìn)行研究。
　　2.在計(jì)算機(jī)模擬中對(duì)相位操控影響干涉圖樣的結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。分別以一維和二維復(fù)合結(jié)構(gòu)干涉圖樣及準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)干涉圖樣作為實(shí)例,按照論文中所提出的關(guān)于相位操控與干涉圖樣變化的結(jié)論和公式,實(shí)現(xiàn)相位操控下的干

4、涉圖樣形狀重構(gòu)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(shè)計(jì)并制作一種用于多光束干涉實(shí)驗(yàn)的空間光相位調(diào)制系統(tǒng)。并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了一維復(fù)合結(jié)構(gòu)及二維準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)干涉圖樣在相位操控下的形狀重構(gòu)及保形平移。
　　4.采用相位操控的方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)干涉圖樣的形狀調(diào)制,并在Su-8環(huán)氧樹(shù)脂中制作了一維及二維具有周期性波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的光子晶體;并用SEM拍照方式對(duì)所制作的樣品進(jìn)行表征。樣品的結(jié)構(gòu)與模擬所