酸碱气体敏感的反蛋白石光子晶体荧光传感薄膜

构筑挥发性酸碱气体检测荧光传感薄膜.利用慢光子效应增强荧光的特性,在具有三维大孔结构的SiO2反蛋白石光子晶体孔隙填充功能有机小分子(HPQ-AC),实现了对NH3和HCl气体的高效连续检测.将所制的传感薄膜置于NH3氛围中,30 s内在496 nm处发射强的荧光.通过选择光子禁带蓝带边与荧光发射波长重叠的光子晶体,实...     

一种Hg2+敏感的反蛋白石光子晶体荧光传感薄膜

报道了一种罗丹明B衍生物(RM)填充的SiO2反蛋白石光子晶体薄膜作为荧光传感平台,实现了对Hg2+的高灵敏、高选择性、可重复性检测.RM与Hg2+发生专一的配位作用,其产物RM-Hg2+在585 nm处发射荧光.当所选光子晶体的光子禁带蓝带边与荧光波长重叠时,光子晶体的慢光子效应能够有效增强RM-Hg2+的荧光强度,...     

硅基一维光子晶体微腔光发射特性的调制

利用一维光子晶体带隙结构对光发射特性进行调制，采用掺杂光子晶体微腔限制电磁场从而控制材料中的光传输。采用不同组分的氢化非晶氮化硅（a-SiNx：H）薄膜作为介质层和发光层，由等离子体化学气相淀积（PECVD）方法制备出一维全a-SiNx：H光子晶体微腔。观察到微腔对于发光层a-SiNx：H薄膜光致荧光显著的调制作用，发光峰的半高宽从原始的208nm强烈的窄化为11nm，峰值强度提高了2个数量级。品质因子为69。通过透射谱测量，清晰地观察到710nm处的谐振峰出现在一维光子晶体带隙中，进一步证实了微腔的选模特性。     

叶绿体内多光子荧光谱及激子湮灭

实验表明,用波长为1.06μm的红外激光辐射植物叶片或叶色素提取液,在可见光区(480—520nm波段)有荧光发射.荧光发射光子能量比激发光子能量大.经分析判断,多光子荧光谱出自类胡萝卜素,这种现象为激发态离子相互作用引起的再吸收效应。     

二维椭圆柱长方晶格可控光子带隙研究

从理论上研究了GaAs为背景介质,电磁感应透明(EIT)气体灌注的二维椭圆柱长方晶格光子晶体的光子带隙,发现在优化光子晶体几何参数的基础上,通过调控原子气体的自发辐射率、无辐射衰变率、控制光Rabi频率、原子数密度等外参数可以使高频区域的能带从完全光子带隙向零带隙转变.     

光子晶体在荧光集光太阳能光伏器件中对波长选择反射的理论计算

为了减少荧光集光太阳能光伏器件的非全反射荧光逃逸,使荧光有效传输到侧面的太阳能电池上,可以在光波导介质与空气界面铺设一层二维光子晶体,利用光子晶体的光子带隙实现荧光的全反射,有可能提高光波导对荧光的收集效率.这里用有限元分析软件Ansys计算了不同折射率、不同形状(圆柱、四棱锥、四方柱、六角柱、圆锥)正方晶格单层二维光子晶体0～45°间TE波和TM波的反射系数.结果表明,当光波导介质为玻璃(折射率1.5)、光子晶体介质为TiO2(折射率2.2)、形状为四方柱时,光子晶体在0～13°的范围内形成带隙,相应的理论收集效率从74.5%提高到77.1%.     

新型荧光光子晶体薄膜及其在染料敏化太阳能电池背反射层中的应用

通过水热-垂直沉积法制备了一种新型的荧光光子晶体薄膜,得到的荧光光子晶体具有鲜艳的色彩和良好的荧光性能.此薄膜在460 nm处有明显的反射峰,在440 nm处有很强的荧光峰.将此荧光光子晶体薄膜作为染料敏化太阳能电池背反射层时,可以将开路电压由0.75 V提高到0.77 V,短路电流由7.64 m A/cm2提高到8 m A/cm2,光电转换效率由4.13%提高到4.23%,可以提高2.42%的光电转换效率.     

光子晶体的能带理论

光子晶体具有光子能带,并且光子能带可能存在光子禁带。我们通过运用光子晶体的能带和禁带理论.就能够控制光在晶体中的传播。光子晶体对光子有着特殊的物理性质,它在光传输和光学器件有着广泛的用途。本文主要概述了光子晶体的概念、能带理论、性质,及光子晶体和半导体的区别和联系。     

一维光子晶体的带隙分析

折射率交错变化的薄膜结构 ,可以作为一维光子晶体来分析 .采用薄膜光学理论 ,分析了光波在该类一维光子晶体中的传播特性 ,探讨了光子晶体膜层的折射率、光学厚度、中心波长等对一维光子晶体光带隙性能的影响 ,从而为一维光子晶体的设计提供参考 .     

一维Fibonacci序列光子晶体高频带隙研究

利用时域有限差分法和传输矩阵法研究了Fibonacci序列一维准周期光子晶体的能带.结果表明:此种结构的光子晶体在高频范围存在带隙;进一步发现当构成薄膜系的两种材料厚度相等,且膜系的非周期性较强即膜系的级数较高时,光子晶体较容易出现高频带隙.     

荧光光子晶体背反射层增强染料敏化太阳能电池效率

通过共组装单分散二氧化硅胶体和碳点的方法制备一种新型的荧光光子晶体薄膜,二氧化硅胶体粒子的粒径为180 nm,合成的碳点粒径为1 2 nm,共组装后制备的光子晶体薄膜同时具有鲜艳的色彩和良好的荧光性能.此薄膜的发射光谱在480 nm左右,可以将其用于染料敏化太阳能电池的背反射层.未加背反射层的染料敏化太阳能电池的转化效率为4.01%,而具有荧光光子晶体作为背反射层的染料敏化太阳能电池的转化效率达到4.27%,由此可以将光电转换效率提高6.2%.     

SiO2纳米粒子制备及自组装光学性能

运用溶胶一凝胶法制备了不同粒径单分散SiO2纳米微球,垂直沉积法制备了SiO2三维光子晶体薄膜．通过SEM研究了SiO2光子晶体的微观结构,探讨了薄膜内裂痕形成原因与克服办法．通过分光光度计测定了光子晶体的带隙位置,与理论计算相吻合．光子晶体带隙随着SiO2微球粒径增加带隙红移．     

近红外光区一维光子晶体高反射镜的设计

研究设计了适用于近红外光区(1 000～2 000nm)且具有异质结构的一维光子晶体宽禁带高反射镜.选取TiO2和SiO2两种常见材料构造一维光子晶体的异质结构,采用传输矩阵的方法计算光子晶体的反射率;并通过数值模拟分析横磁波(TM)和横电波(TE)从空气介质中入射时光子晶体的反射谱.结果表明:设计的具有异质结构的一维光子晶体对TM波在0°～20°和TE波在0°～25°均有较高的反射率(大于0.999 98).设计的宽禁带高反射镜是为了适应可调红外气体激光器和半导体红外可调器谐振腔激光技术发展的需要,也可代替带宽窄、反射率低的传统反射镜应用于各种近红外光谱仪.     

光子晶体的发展和应用

20世纪80年代末出现的光子晶体是一种具有光子带隙的新材料,它独特的性质使得光子晶体具有广泛的应用前景.该文介绍了三维光子晶体的制备技术,并综述了光子晶体的一些物理特性及在光学、微波方面的应用.     

光子晶体光纤及其研究现状

光子晶体光纤(PCF)具有独特的光学特性和灵活的设计,在光通信等领域具有广阔的应用前景.本文介绍了PCF的概念、导光原理、分类以及数值计算方法.总结了光子晶体光纤的研究成果.     

光子晶体光纤研究进展

光子晶体光纤(PCF)由于具有传统光纤无法比拟的奇异特性,因而吸引了学术界和产业界的广泛关注,在短短的十几年内取得了很大的进展.本文从光子晶体的概念、光子晶体光纤的分类和导光机制开始讨论,分别阐述了全内反射型和光子带隙型光子晶体光纤的特性及应用,并且介绍了国内外的一些研究新进展.     

等效折射率模型分析二维光子晶体微谐振腔模态

 采用数值计算方法,利用等效折射率模型研究不同折射率材料制造的二维光子晶体微谐振腔的模态。发现可以通过增加薄膜厚度达到良好的光子局域化。讨论了薄膜层材料折射率分别为n=3.42,2.50,1.80,1.60,薄膜层厚度分别对应为0.1529,0.2182,0.3341,0.4003μm,其等效折射率分别对应于2.81,2.23,1.52,1.38时,达到良好光子局域,说明介质材料与空气折射率差值小的光子晶体微谐振腔结构若要有好的光子局限能力,除了需要靠介质材料本身的全反射效应外,还需有足够厚的膜层厚度。从而找到一个能控制光场分布同时维持单模振荡的机制,揭示微谐振腔体薄膜层厚度对模态影响,为实际研制具有高质量微谐振腔提供了一种较好的预估手段。     

基于电磁感应透明的二维可控光子晶体分功率器

设计一种通过改变控制光的拉比频率来调节分束比的光子晶体可控分功率器.采用平面波展开法和时域有限差分法研究了填充一定密度的电磁感应透明(EIT)原子气体的二维圆柱形光子晶体功率分束器分束比的可控特性.数值模拟结果表明:通过改变控制光的拉比频率,对归一化频率位于0.349 9～0.350 2 ωe(ωe＝2πc/a)范围内的TM偏振入射光,实现了分束比从填充EIT气体前的1∶0∶0到填充EIT气体后1∶5∶0和1∶2∶7的人工调节.这种基于电磁感应透明的可控光子晶体分功率器在一定程度上降低了操作难度和工艺要求,具有更强的操作性和更高的实用价值.     

温度对光子晶体滤波特性影响的研究

在液晶缺陷的光子晶体电调谐滤波器中,温度变化对滤波特性产生影响.用传输矩阵法给出了光子晶体的透过率公式,就温度对透射谱的影响进行了数值计算.结果表明,温度改变时,光子晶体的透射峰高度、透射峰的位置以及带宽都随之变化.通过镀上电阻对温度敏感的薄膜,可消除温度对滤波特性的影响.     

电介质和磁介质光子晶体光学特性分析

从电磁场麦克斯韦方程组出发,将光子晶体的电磁场分析问题归结为求解电磁本征函数问题,明确求解光子晶体遵循的物理原理和数学方法.针对由电介质构成的光子晶体,分析该光子晶体周期结构下TE和TM入射光波的带隙特性和缺陷结构下的能量集聚特性,计算结果表明,光子晶体的频带特性与其几何结构紧密相关,通过改变光子晶体尺寸,可使其获得良好的带隙特性.针对磁介质构成的光子晶体,分析磁性光子晶体的频率特性,计算结果表明,磁性光子晶体具有和电介质光子晶体相似的光学性质,也具有频率禁带特性,其与入射波性质、光子晶体几何尺寸、磁介质参数紧密相关.