基於離子束技術的可見光波段光子晶體的研究

《基於離子束技術的可見光波段光子晶體的研究》是依託山東大學，由王磊擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於離子束技術的可見光波段光子晶體的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王磊
• 依託單位：山東大學

中文摘要

光子晶體是具有介電常數周期性圖形的人工材料。三維光子晶體是最有實用價值的，直接製備三維光子晶體相當困難。準三維光子晶體（photonic crystal slabs）是有一定高度的二維周期性介質結構，在平面內由光子帶隙效應來約束光，在垂直方向靠它與包層之間的折射率反差來約束光。這樣的結構具備或基本具備三維光子晶體的特性，但製備相對容易些。本項目將用有限時域差分法（FDTD），平面波展開法（PWE）等以及相關的計算機模擬程式進行光子晶體帶隙的計算和模擬。利用聚焦離子束刻蝕（FIB）、離子束增強刻蝕（IBEE）和晶體離子切割（CIS）等技術，在氧化物光電晶體，如TiO2，LiNbO3（LN），SLN，KTP等晶體上製備孔徑為亞微米級的周期性圖形，用光子晶體帶隙測試系統測量可見光波段的光子晶體帶隙，並與理論模擬值進行比較，探索基於離子束技術的可見光波段的光子晶體實現的可能性。

結題摘要

光子晶體是具有介電常數周期性圖形的人工材料。三維光子晶體是最有實用價值的，直接製備三維光子晶體相當困難。準三維光子晶體（photonic crystal slabs）是有一定高度的二維周期性介質結構，在平面內由光子帶隙效應來約束光，在垂直方向靠它與包層之間的折射率反差來約束光。這樣的結構具備或基本具備三維光子晶體的特性，但製備相對容易些。 我們製備出了基於鈮酸鋰單晶材料的光子晶體平板以及基於鈮酸鋰光子線的一維光子晶體微腔，分別從數值模擬和實驗表征了這兩種重要的光子晶體結構；研究了金紅石單晶的注入Blistering現象，為Rutile on Insulator結構的製備打下了基礎；利用Cu-Sn鍵和的方法製備出了厚度在亞微米量級的鈮酸鋰單晶薄膜，表征了其線光學特性；利用質子交換和二氧化鈦微條載入的方式製備出了基於LNOI的載入型波導，Y分支等複雜的光子學結構，結果表明可以利用以上方法在LNOI中製備出低損耗波導；利用製備出的載入波導實現了倍頻效應以及電光調製效應；利用快重等注入手段在KNSBN、CSBN以及YSO晶體中製備出了光波導結構；研究了Er摻雜磷酸鈦氧鉀和磷酸鈦氧銣晶體的螢光發射特性。