基于光學(xué)Anderson局域效應(yīng)的硅基多孔材料的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、光子晶體因具有光子帶隙和光子局域的特性而具有潛力巨大的應(yīng)用價(jià)值，人們對于光子晶體在實(shí)驗(yàn)和理論研究方面都有著濃厚的興趣。
　　 近些年，人們對具有周期性結(jié)構(gòu)的光子晶體和具有無序度的介質(zhì)中光學(xué)局域化(Anderson局域化)的理論和實(shí)踐的研究以日劇增。目前，周期性固體微結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完備，這為光學(xué)Anderson局域效應(yīng)的研究提供了非常廣闊的發(fā)展空間。硅基半導(dǎo)體是現(xiàn)代光電子器件制造中應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體材料，相比于高分子材料，

2、采用硅基材料作為實(shí)現(xiàn)光學(xué)局域的手段，更有利于硅基光電集成的實(shí)現(xiàn)與發(fā)展。因此，對具有一定無序性周期硅基固體微結(jié)構(gòu)的光學(xué)局域的研究是非常有必要的。本論文主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
　　 第一章介紹了光子晶體的分類和性質(zhì)、硅基材料的發(fā)展現(xiàn)狀及三維微結(jié)構(gòu)的制備方法以及光學(xué)Anderson局域效應(yīng)的研究意義。
　　 第二章介紹了本論文工作中利用的數(shù)值模擬方法原理及穩(wěn)定性條件和吸收邊界條件的選取，并介紹了其他幾種數(shù)值模擬方法的原理。

3、
　　 第三章是關(guān)于光子晶體光學(xué)性質(zhì)的研究。對算法穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證，研究了材料結(jié)構(gòu)對局域光斑位置的影響以及入射光波長與局域光斑大小的關(guān)系。
　　 第四章對光學(xué)Anderson局域效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算與理論分析，利用有限時(shí)域差分算法模擬計(jì)算了不同尺寸、不同無序度、不同入射光波長的情況下光源在介質(zhì)材料中的傳播情況。計(jì)算的結(jié)果表明在材料中構(gòu)造固體腔結(jié)構(gòu)可以有效控制局域光斑的位置，材料尺寸的選擇對局域光斑的形成起重要影響，過大或過

4、小都無法得到局域的光斑。通過分析得出材料的無序度對光局域的效果產(chǎn)生影響，當(dāng)無序度很小(<10％)時(shí)，加入微擾后的增強(qiáng)效果與孔洞規(guī)則排列的情況相似，增強(qiáng)效果明顯。其中，當(dāng)無序度為7.7％時(shí)，可以獲得最好的增強(qiáng)效果。此外，本章還研究了影響局域光斑尺寸的因素，結(jié)果表明入射光波長為影響局域光斑大小的主要因素，其等效直徑與波長成正比，改變材料尺寸仍然可以得到同樣的結(jié)論，但材料無序度對局域光斑尺寸的影響不大。
　　 第五章是對本工作的總結(jié)與