第１９卷 第１６期 ２０１９年６月１６７１—１８１５(２０１９)０１６￣０１６５￣０４ 科 学 技 术 与 工 程
ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ??１９ Ｎｏ??１６ Ｊｕｎ.２０１９
? ２０１９ Ｓｃｉ??Ｔｅｃｈ??Ｅｎｇｒｇ??引用格式:靳文涛?宋 萌?张雪华?等.多光楔板制作大面积光折变光子微结构[Ｊ].科学技术与工程?２０１９?１９(１６):１６５￣１６８
ＪｉｎＷｅｎｔａｏ?ＳｏｎｇＭｅｎｇ?ＺｈａｎｇＸｕｅｈｕａ?ｅｔａｌ.Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅａｒｅａｐｈｏｔｏｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｐｈｏｔｏｎｉｃｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｓｉｎｇｍｕｌｔｉｐｌｅｏｐｔｉｃａｌｗｅｄｇｅｓｂｏａｒｄ[Ｊ].ＳｃｉｅｎｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?２０１９?１９(１６):１６５￣１６８
电子技术、通信技术
多光楔板制作大面积光折变光子微结构
靳文涛１ 宋 萌２ 张雪华１ 李 林１ 尹 莉１ 郭 颖１
(中原工学院理学院１?郑州４５１１９１?郑州工程技术学院土木工程学院２?郑州４５００４４)
摘 要 提出了一种制作大面积光子微结构的简便方法?利用多光楔板产生大面积的多光束干涉?在光折变晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和准周期性的光子准晶微结构?该方法简便易行?系统稳定性好?无须复杂的调节装置?制作效率高?使用导波强度图像、远场衍射图样、布里渊区光谱成像等方法对制作的大面积光子微结构进行了验证和分析?设计不同的多光楔板?可以制作出多种更复杂的大面积光子微结构?通过适当的处理?制作的大面积光子微结构可以长久地固定在光折变晶体中?也可以擦除后用于制作新的结构?这在集成光学和微纳光子器件领域具有良好的应用前景?关键词 光子微结构 光子准晶 大面积 光折变晶体 多光楔板中图法分类号 ＴＮ２５６? 文献标志码 Ａ
光子微结构是一类性能优异的人工微结构材料?它为控制光波的传输行为提供了新的途径[１]?准晶是一种具有高度旋转对称性的固体结构?它具有很多在周期性晶体中不存在的独特性质?把准晶和光子微结构结合起来?即形成一种新的材料结构———光子准晶[２]?光子准晶具有更好的光子带隙特性?在较低的折射率对比度下就能产生更加均匀和各项同性的光子带隙?更容易实现完备的光子禁带[３?４]?传统的光子微结构制作方法大多存在设备复杂、成本昂贵、生产效率较低、制备面积小的缺点[５]?光感应技术是一种结合了多束相干光的干
构?采用不同的实验方法对制作的光子微结构的结构特性进行了验证和分析?该方法的装置简单紧凑?稳定性好?不需要精密的调节就能实现大面积多光束干涉?该方法还具有良好的可扩展性?能够高效的制作多种多样的大面积光子微结构?
１ 实验方法与装置
光楔能使入射光束的传播方向发生改变而不影响其波前形状?当一束平面波垂直光楔表面入射时?光束的传播方向会向光楔的底边方向发生偏转?其偏转角β满足关系式β＝(ｎ－１)α?式中α为光楔的楔角?ｎ为光楔材料的折射率?将ｘ个具有相同参数(楔角、材质折射率、尺寸)的光楔镶嵌到一块薄平板上?保证每个光楔都共面?使每个光楔的底边均朝向平板中心且到平板中心的距离均相同?这样就制成了一个含有ｘ个光楔的多光楔板?当宽平面波垂直辐照该多光楔板时?每个通过光楔传播的光束都会向平板中心的方向发生偏转?由于每个光楔的楔角大小相同?光楔底边到平板中心的距离相等?因此?经过光楔后的偏转光束必然在平板中心法线方向的一定距离相遇叠加?发生干涉?如图１(ａ)所示?光楔具有较大的通光孔径?因此光波的叠加区域也具有较大的面积?即产生了ｘ个光束的大面积干涉?实验中制作出一个四光楔板?该四光楔板产生四光束干涉的光束配置如图１(ｂ)所示?板上镶嵌的光楔尺寸均为１５ｍｍ×１５ｍｍ?楔角度数
微结构的面积取决于光辐照的面积?然而传统的干涉手段产生大面积多光束干涉比较困难?所需的光路复杂难以调节[９]?尤其是在制作光子准晶微结构时需要更多的光束参与干涉?系统复杂程度骤增?制作难度大?
通过设计制作多光楔板装置?用简便的方法实现了大面积多光束干涉?在掺铁铌酸锂晶体中制作出了大面积的周期性光子微结构和光子准晶微结
２０１８年１０月１１日收到国家自然科学基金(Ｕ１６０４１３１?５１６０２３５７)和第一作者简介:靳文涛?男?博士?讲师?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｊｉｎｗｔ２０８＠１６３??ｃｏｍ?
涉特性和光折变材料的激光敏感特性的新方法?具有灵活性强、工艺简单、成本低廉的特点?常用来制作光折变光子微结构[６—８]?光折变材料中制作光子
河南省高等学校重点科研项目指导计划(１９Ｂ４１６００６)资助
多光楔板制作大面积光折变光子微结构 - 论文
