基於光子帶隙調控技術的反射式多通道濾光元件研究

《基於光子帶隙調控技術的反射式多通道濾光元件研究》是依託同濟大學，由焦宏飛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於光子帶隙調控技術的反射式多通道濾光元件研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：焦宏飛
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

在日益激烈的國際航空、航天競賽中，遙感技術的發展一直占據著舉足輕重的地位。遙感技術的高速發展要求我們製備出集成度更高，同時可以避免色差、能夠得到高精度數據特性的反射式多通道濾光元件。為了彌補通常薄膜光學設計中嚴重依靠經驗和最佳化軟體，且得到設計結構並非最優方案的不足。本項目提出一種基於光子帶隙調控技術的反射式多通道濾光元件設計新思路：從控制光子運動路徑本質入手，利用對金屬/介質光子晶體帶隙的合理調控和光子隧穿實現反射濾光。研究基於帶隙調控技術實現多通道反射濾光性能的物理機理；完善金屬/介質光子晶體中各個關鍵結構參數對其光子帶隙的影響規律；探索利用異質結拓寬底層結構光子帶隙寬度實現超寬截止帶多通道反射濾光性能的設計路線；深化金屬/介質光子晶體反射式多通道濾光元件的製備研究；為遙感儀器的微型化、輕量化和高解析度提供有效的技術途徑，有力提高國內微納集成光學元件的設計和製備水平。

結題摘要

針對遙感技術發展需求及儀器小型化的迫切需求，本項目系統開展了基於光子帶隙調控技術的反射式多通道濾光元件研究，包括其物理機制、設計方法、製備技術和檢測手段。研究工作的開展基本上按照項目的研究計畫和實施方案執行，完成了項目的研究內容和研究目標。主要取得了四方面的研究成果：（1）在帶隙調控技術實現反射濾光性能的物理機理研究方面：用傳輸矩陣的方法研究了結構參數和光子帶隙的關係，澄清了光子在金屬/介質晶體結構中的傳播路徑，並申請了一個關於光子晶體帶隙計算方面的軟體著作權。（2）在金屬/介質光子晶體中各個關鍵結構參數與光子帶隙及光譜特性對應關係研究方面：針對構成濾光元件的結構組成，分別研究了金屬層、間隔層及其匹配層等和光子帶隙及光譜特性之間的對應關係，明確了結構參數各個部分對光譜的制約關係，為最終濾光元件的設計提供了理論指導。（3）在利用異質結拓寬底層光子帶隙寬度實現超寬截止帶多通道反射濾光性能的設計研究方面：分別採用異質結結構和具有寬反射特性金屬結構來拓展底層光子帶隙的寬度，成功實現了多通道反射濾光元件截止帶的展寬，有效增加了通道的數目。（4）在開展通道位置可調的反射式多通道濾光元件的製備和工藝研究方面：通過對設計誤差的有效分析及對金屬、介質厚度控制精度的研究，成功製備出多通道的反射濾光元件，反射峰峰高低優於80%，達到了實用的要求。 相關研究成果發表在Applied Optics、Optik、光學學報等SCI和EI檢索文章4篇，同時還申請相關專利和軟體著作權等6項，參加國際會議4次。培養碩士研究生3名，畢業2名。