微纳光子结构的光学性质及应用研究

【摘要】随着纳米技术的发展,微纳光子学取得了长足的进步,并成为当前光学领域的热点研究方向之一。微纳光子学是利用微纳光子结构来调控光的传输、吸收和发射等性质。微纳光子结构可以分为三类,包括光子晶体、等离激元材料和光学特异材料。最近,关于光子非晶结构的光学性质、低损耗等离激元材料以及光学特异材料中的概念在声波和表面水波中推广的研究备受关注。在本论文中,我们围绕这三个方面展开讨论,具体内容安排如下：在第一章中,我们简要介绍了微纳光子学的几个主要研究方向和研究进展。在第二章中,我们讨论了在研究中使用的两种理论计算方法,即时域有限差分(finite-differencetime-depended)方法和传输矩阵(transfermatrix)方法。在第三章中,我们研究了一类短程有序的光子非晶结构：“无序双联通结构”的光学性质。由于短程有序性和局部结构的非均匀性,这类结构具有宽谱散射增强的性质。我们详细分析了这些结构的本征特性引起的带隙效应,以及其与结构的光学性质的关系。最后我们讨论了无序双联通Si结构的增强吸收效应可能在光伏方面的应用。在第四章中,我们在理论上研究了亚波长周期性介质结构中石墨烯的光学性质。我们分析了在周期性结构中石墨烯等离激元的能带结构和带隙。我们发现在光线之上存在很平的带。利用这些平带,可以激发石墨烯等离激元,实现石墨烯光吸收的增强。我们的研究结果表明,使用亚波长周期性介质结构,可以有效地调控石墨烯等离激元的激发和增强石墨烯的光耦合效率。在第五章中,我们在理论上研究了表面水波在一类水深径向渐变体系中的传播。在特定条件下,可以观察到类似于黑洞的吸引现象,即体系可以将很宽的波长范围内的水波吸引到其中心。由于波动特性,波长远远大于体系尺寸的水波无法被捕获。我们的研究结果可能作为一种新的水波聚焦机制,而应用于海洋波能源发电方面。
【作者】詹天荣；
【导师】资剑；
【作者基本信息】复旦大学，凝聚态物理，2012，博士
【关键词】光子非晶结构；无序双联通结构；石墨烯等离激元；表面水波；类似黑洞的吸引；

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