摘要
光子晶体是一种折射率不同的材料有序排列的结构，能够控制特定波长的光的传播。在外界刺激作用下，能够调谐并控制不同波长的光传播的光子晶体被称为响应型光子晶体。通过响应型光子晶体，人们能够将外界刺激转化为结构色和光子禁带的变化，因此在可调谐激光器、绿色印刷、制动器等领域具有重要意义。 随着光电器件的快速发展，近年来全色可调谐激光器在显示和多波长激光器领域中颇具吸引力。可调谐激光器的优势在于仅用一个激光器就能实现多个固定波长激光器协同才能得到的效果，兼顾低制造成本与简便操作。因此，基于响应型光子晶体的可调谐激光器作为灵敏度高、成本低和制造方法简单的可调谐激光器备受关注。 响应型光子晶体由于其独特的光子禁带和结构色调谐作用，除了制备可调谐激光器以外，还可以用于彩色图案化。传统光子晶体印刷术是将光子晶体作为墨水，在空白基底上绘制彩色图案，对于打印过程中的操作和光子晶体溶液的性质有较高的要求。而基于溶剂响应型光子晶体的彩色图案化是将光子晶体作为纸，通过溶剂作用使结构色改变，与未发生颜色改变的区域形成对比，从而实现彩色图案化。此外，利用溶剂响应型光子晶体进行彩色打印后，可以利用溶剂使其恢复原来的颜色，实现可擦写的彩色打印和重复利用。 本论文致力于研究溶剂响应型光子晶体的响应行为，以及溶剂响应型光子晶体在可调谐激光发射和结构色图案化的应用。具体内容如下: 1.溶剂响应型光子晶体的制备及其性能研究。利用胶体晶体模板法，采用不同交联剂含量的光刻胶通过紫外光聚合制备不同交联程度的反蛋白石结构的光子晶体，研究光刻胶配方对光子晶体溶剂响应行为的影响。 2、基于溶剂响应型光子晶体的可调谐激光发射研究。研究了由溶剂响应型光子晶体和掺杂染料的聚合物薄膜构建的谐振腔，通过泵浦光激发谐振腔可以获得单模式激射，进一步使用40％乙醛上清液处理谐振腔使光子禁带发生移动，实现了在可见光波段内可调谐的激射行为。 3、基于溶剂响应型光子晶体的结构色图案化研究。利用响应型光子晶体对不同溶剂的响应行为，使用环保的溶剂——水作为“墨水”，利用溶剂响应型光子晶体的溶剂响应性，在响应型光子晶体上实现了彩色图案的书写和喷墨打印。进一步使用四氢呋喃浸泡能够擦除该图案，表现出可重复擦写的特点，展示出溶剂响应型光子晶体在结构色图案化领域的潜在应用前景。
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