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光子晶体是一种人工周期介电材料,光子晶体对光子运动的控制类似于半导体晶体对于电子行为的影响。自从1987年Yablonovitch和John首次提出光子晶体的概念之后,光子晶体的理论研究和制备逐步引起了国内外学者的广泛关注。 光子晶体是一种人工周期介质结构,在集成光学、全光通信等领域有着广泛的应用目前。在实验方面,光子晶体的制备方法多种多样,例如:电子束光刻(EBL)、自组装、多光子聚合(激光直写)、木堆结构多层堆叠和全息光刻。全息光刻技术是利用激光多束相干光汇聚于一点,在会聚点就会形成空间周期变化的干涉图案。干涉的空间图样照射在感光树脂上,感光树脂因此产生聚合,随后通过显影除去未聚合感光树脂,留下由聚合物和空气构成的周期性结构。激光全息法有着众多的优点,如空间分辨率高、均匀性好、速度快、成本低,通过调整入射波矢可以方便地控制于涉图样的形式,可制备加大面积的光子晶体模板。本文研究了实验参数对单折射棱镜全息光刻制备周期性结构的影响。论文的主要研究内容与创新成果如下: 1、根据全息理论分析模拟出制作特定的光子晶体所需的相干光束的光学参数,特别分析了偏振对二维晶格结构的影响。优化参数配比,使得实验时更加准确快捷,制作出不同结构的光子晶体。 2、设计完成全息光刻法光学实验系统的建立,特别使用一种特殊设计的单折射棱镜实现“一步曝光法”,实验光路更加简单易调节。 3、通过分光和调控偏振集于一身的单折射棱镜,按照模拟时的光学实验参数制备具有高对比度的药丸结构的光子晶体结构,该结构可用于自准直系统。 4、分析了棱镜自身的加工不精准性会影响光学参数中的极角,通过模拟不同极角的三维光子晶体,并制备出了与之对应的具有双周期的三维光子晶体。