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近年来人们希望能操纵光子。使得光子能最终代替电子而作为信息的载体。在操纵光子的过程中,光子晶体和光子局域化现象起着很重要的作用。相关研究能加深人们对光子微结构中电磁波传播规律的理解,有助于发展新型光子器件。本论文从实验和理论两方面研究了Random n-mer介电系统中光子的局域.退局域转变,研究内容包括以下三个方面:
第一,我们首先建立了Random n-mer(RN)介电多层结构模型,利用转移矩阵方法研究了光在RN结构中的传播特性,从理论上解析地推导出一些特定的频率上会出现共振透射。证实在这些共振频率处发生了光子的局域.退局域转变。进一步地数值计算结果表明,在R N介电结构的光子带隙中出现一些共振透射。它们的频率与解析得到的光子退局域频率相吻合。在这些频率处,光在R N结构中自由传播,系统的Lyapunov指数趋于零,光子局域长度趋于无穷。从而我们从理论上发现和证实了光子在Random n-mer介电系统中发生了多次的局域.退局域转变,在此基础上。我们还发现这些光子的局域.退局域转变导致系统中光子态密度呈现出台阶状的增加。
第二,我们在实验上利用高真空镀膜仪制备出一系列的RN介电多层膜样品,对它们的微结构进行了表征,并测量了其光谱性质。实验测量结果表明,在样品的透射谱中出现了一些透射峰。这些透射峰的频率与我们理论推导的共振频率相吻合。从而我们在实验上证实了光子在Random n-mer介电系统中发生了多次的局域.退局域转变。
第三,我们从理论上系统分析了Random n-mer介电系统中光的全方向反射性质,揭示了该系统中光发生局域.退局域转变的普遍性。
总之,我们从理论和实验两方面发现和证实了Random n-mer介电系统中光子的局域-退局域转变现象,加深人们对关联无序的光子系统中电磁波传播规律的认识,研究结果为发展新型光电功能材料和器件提供了科学思路。