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由于电子器件性能进一步的提升受到物理规律的限制,近年来光子器件的发展被视为解决信息交换和处理的有效替代,故光子调控和光子产生的材料和结构受到了极大的重视,成为纳米光子学领域研究的热门。
本文主要是对本人硕士期间所做的工作的总结。分两部分展开,光子传输性质的调控方面,主要研究了具有光强敏感性的光子晶体光开关器件。光子产生的研究方面,主要用宽场荧光散焦成像模型讨论了核壳式CdSe/ZnS量子点的空间光场分布性质及其随时间变化特性。
针对以上两个问题的讨论研究,本文分四章展开叙述,具体内容如下:
第一章,介绍了本论文所涉及的两个命题目前的研究进展。对光子晶体,介绍了其发展由来,描述了该结构所具有的特殊性质和目前一般的制备方法,同时还简述了在理论模拟上对光子晶体的研究方法,介绍了应用前景及应用领域。对核壳式量子点,主要介绍了其制备方法,检测方法和一般性质及特有性质。
第二章由两部分组成。第一部分,通过与平面波展开法(PWE法)比较,运用非线性时域有限差分法(FDTD法),讨论了光束在砷化镓为背景材料的非线性光子晶体中的长距离传输性质,得到在具有超棱镜效应的能带边上,不同能量的入射光束将引起等频线不同的移动,使得光束发生偏折。同时讨论了光在长距离传输各段所具有的不同传输性质,以及所对应的不同衰减机理。在第一部分的基础上,第二部分将具有光强敏感超棱镜效应和角度敏感超棱镜效应的光子晶体结合起来,设计了一个双层结构的光子晶体异质结,实现光强差230W/μm的两束光在空间角度分开90°的开关效果。
第三章讨论了核壳式CdSe/ZnS量子点荧光宽场散焦成像模型,通过对散焦像观测可以确定溶胶型量子点的空间取向性。用模拟的手段研究了通过调节宽场荧光显微镜可以得到散焦像的不同衍射性质。最后我们在实验上观察到量子点在空间固定的情况下会出现散焦像“自旋”的特殊现象,通过数值模拟,我们很好的解释了这一新现象。
第四章,对本论文进行了总结和研究展望。总结了本文的创新成果和不足,并叙述了该方向上可以进行的下一步研究。