負(fù)折射光子晶體反常Doppler效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.pdf

1、開展負(fù)折射材料的研究具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用效益,符合科學(xué)研究發(fā)展的趨勢(shì),是目前物理學(xué)界的前沿性課題。光子晶體作為未來集成光路的基礎(chǔ)材料,在光通訊、微波通訊、光電器件、光電子集成以及國防隱身材料等領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景,因而被許多國家列為戰(zhàn)略研究項(xiàng)目,一場(chǎng)關(guān)于光子晶體的國際競(jìng)爭(zhēng)正在如火如荼的展開。
　　目前負(fù)折射材料的研究集中在兩個(gè)方面:一個(gè)是負(fù)折射材料的研究,對(duì)于各種負(fù)折射材料如何設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)改進(jìn)性能,其目標(biāo)是盡量拓寬負(fù)折

2、射發(fā)生的頻率范圍,盡量降低損耗和探索合成負(fù)折射材料的新方法;另一個(gè)是負(fù)折射材料物理效應(yīng)的研究。目前取得重要進(jìn)展和受到廣泛關(guān)注的仍是負(fù)折射效應(yīng)和Pendry在此基礎(chǔ)上提出的“超透鏡”效應(yīng)。其他方面,反常Doppler效應(yīng)和反常Cerenkov效應(yīng)等其他效應(yīng)的研究還非常少。
　　鑒于此,本文致力于研究負(fù)折射光子晶體的反常Doppler效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在制備了光子晶體實(shí)物、理論上嚴(yán)格設(shè)計(jì)整套實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上,結(jié)合光學(xué),電子技術(shù)和機(jī)械知識(shí)

3、,建立了測(cè)量負(fù)折射光子晶體反常Doppler效應(yīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的光學(xué)系統(tǒng)。開展的主要研究工作和獲得的結(jié)論如下:
　　從理論上分析設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)所用的光子晶體結(jié)構(gòu),據(jù)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)制備了光子晶體樣品,再在萬能工具顯微鏡下加工成實(shí)驗(yàn)?zāi)苡玫墓庾泳w組件。光子晶體組件的良好性是實(shí)驗(yàn)成功的首要條件。
　　從Doppler效應(yīng)及光程兩個(gè)不同角度理論分析了所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案,推導(dǎo)了理論上應(yīng)該產(chǎn)生的光電流及拍頻公式,并闡明了所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能證明負(fù)折射光

4、子晶體的Doppler效應(yīng)是反常的判據(jù);介紹了實(shí)驗(yàn)的光路系統(tǒng)(信號(hào)光路與參考光路)、掃描控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備;闡述了實(shí)驗(yàn)控制程序的總體設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的精心選擇為實(shí)驗(yàn)的成功進(jìn)行做好充分的準(zhǔn)備。
　　首次證明了負(fù)折射光子晶體確實(shí)存在反常Doppler效應(yīng)。驗(yàn)證了632.8nm波長(zhǎng)及10600nm波長(zhǎng)激光的正常Doppler效應(yīng)與理論分析相符;用棱鏡折射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的光子晶體結(jié)構(gòu)對(duì)于10600nm