摘要
光子晶体作为一种新型人工光学材料，自从1987年提出以来就引起了国内外学者的广泛关注。其中一维光子晶体因其制备相对简单在不同的研究领域都得到了深入的研究。本论文主要对一维光子晶体在中远红外波段的应用进行了研究，主要工作和结论包括以下几个方面: 首先研究了一维光子晶体组成参数对光子禁带和光子局域特性的影响。用锗和铌酸锂设计了基本的(AB)M结构的一维光子晶体，然后分析了周期、介质折射率比、介质层厚度比对光子晶体禁带特性的影响。仿真结果表明:介质层的厚度比和折射率比都会影响光子禁带的范围和宽度。再引入由氯化钾构成的缺陷层，分析了缺陷层的折射率、位置、厚度对缺陷模的影响，仿真结果表明:缺陷模的位置随着缺陷层折射率和缺陷层厚度的变化而变化，且合理调节缺陷层的折射率在光子禁带可能会出现两个缺陷模;缺陷层的位置只影响缺陷模的强度，缺陷层在周期结果中间时，缺陷模最大。 然后利用锗和氯化钾设计了一种常规的光子晶体结构，该种结构能够实现在3-5μm波段的高反射。利用锗和氯化钾构成一种周期性结构，再引入硅作缺陷层设计了一种一维光子晶体结构，仿真表明该结构实现了在8-14μm的高反射和10.6μm波段的低反射。将两种结构结合组成一种异质光子晶体结构并对其进行优化，该结构能够兼容实现在3-5μm、8-14μm波段的全反射以及在10.6μm处的高透射。最后在光子晶体结构下加入了吸收基底，吸收透射过去的激光，这种复合结构进一步加强了在10.6μm波长处的低反射。 最后在前文设计的一维光子晶体结构的基础上进行实验方案的设计。共设计了两种实验方案:第一个实验方案采用相对测量法，利用已知参数的标准反射板对比测量出所设计光子晶体结构的反射率等参数;第二个实验方案是模拟应用场景，分别利用消光法测试所设计的复合结构在10.6μm的低反射的实际应用效果以及利用红外热像仪测试复合结构在3-5μm、8-14μm的高反射实际应用效果分别如何。 本文提出了一种针对中远红外波段应用的全新的一维光子晶体结构，在相应的领域有一定的参考价值。
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