摘要：二维光子Moiré超晶格拥有一些常规光子晶体不具备的特性,例如平带特征和不同于安德森局域化的光局域现象。本文利用多光束干涉法构建二维光子Moiré超晶格结构,采用有限元法对其能带结构及光场特性进行研究。通过优化Moiré晶格厚度、空气孔半径对其平带及局域特性的影响,得到了高局域特性的Moiré晶格结构。研究中发现,正方晶格具有不同于六角晶格的准狄拉克锥光局域化效应。本文研究结果对发展高性能微纳结构器件具有重要参考价值。

摘要：构建双锥干涉模型设计双周期渐变光子晶体(GPC)结构,基于该结构的渐变光强分布设计了介质柱尺寸渐变的GPC透镜,并研究了内外锥干涉角对GPC周期及透镜聚焦特性的影响。研究发现,干涉光束内外锥角正弦差决定透镜大周期,而外锥角则直接影响小周期。当透镜大周期固定时,小周期越小,聚焦效果越好;而小周期固定时,大周期越小,透镜数值孔径越大。所设计的透镜可实现亚衍射极限聚焦,该研究有助于透镜在光耦合、光集成、光显示以及成像方面的应用。

摘要：本文通过在发光二极管(light emitting diode,LED)的p掺杂区域引入六方氮化硼(hexagonal boron nitride,h-BN)结构,以提升深紫外(deep ultraviolet,DUV)LED的空穴浓度。通过COMSOL有限元软件对LED器件量子阱区域建模,结果表明:1)掺入h-BN后,p区域空穴浓度提升了约一个数量级,发射率和内量子效率(inernal quantum efficiency,IQE)得到了显著提升;2)随着h-BN厚度的增加,p区空穴浓度显著提升;3)h-BN相对于AlGaN材料带隙上移的特性,有效地阻挡了电子泄露,使量子阱区域电子和空穴复合进一步增强,有效改善了DUV LED的发光效率。本文提出的设计结构为实验制备高量子效率的DUV LED器件提供了解决方案。

摘要：大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础,并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料,研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展,在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求,提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先,通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度,发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后,以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜,通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长,进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数,结果表明在层数为22时效果最佳。最后,讨论了列数的减少对平板透镜的影响,结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。

摘要：设计了一种具有光栅结构砷化镓吸收层的薄膜太阳能电池，利用严格耦合波方法分析了矩形光栅和双层矩形光栅结构砷化镓吸收层在280～900nm入射波长范围内的吸收效率．分析表明：在吸收层厚度一定的条件下，矩形光栅结构相比于平坦形吸收层的吸收率有较大提高；双层矩形光栅吸收效果更为明显，其对可见光的吸收率在较大波长范围内比单层矩形光栅提高了至少10％，比平坦形提高了至少20％．可见通过结构设计，光子在光栅内随机反射增加了光在吸收层的作用时间和距离，增强了吸收层对光的吸收率，进而提高薄膜太阳能电池的光电转换效率．

摘要：超材料吸波体通常是由一些在介质基底表面上周期分布的亚波长开口环谐振器(SRRs)组成,它们的吸收率在很大程度上取决于顶层SRRs的结构细节及介质的材料性质。利用时域有限积分法(FITD)对太赫兹波的超材料吸波体进行传输特性研究,分析了PI介质厚度、单元尺寸、开口环谐振器宽度、顶层silicon的电导率和PI介质的介电常数对太赫兹波超材料吸波体吸收峰位置和吸收率大小的影响。此超材料吸波体的特性研究对太赫兹波调制器、滤波器、吸收器及偏振器等器件设计和制备具有一定的指导意义。

摘要：为了实现对可见光波束的自由调控,提出了一种梯形单元结构的超表面。改变硅纳米微元的上下底和宽,对传输相位进行调制,实现了在目标波长下0到2π透射相位的调控。利用该结构设计的超构表面可以同时对线偏振光和圆偏振光进行调控,实现了在波长为640 nm线偏振光和圆偏振光入射下的聚焦。此外,研究了聚焦特性以及在线偏振光入射下晶格周期对聚焦特性的影响。该项工作为基于超表面结构设计的集成光学提供了新的思路。

摘要：提出一种共路干涉装置用于复杂结构亚微米尺度光子准晶的大面积制作.改变样品旋转角度和曝光次数,设计多种不同旋转对称性的准晶结构,并给出相应的衍射模式以证明其多重旋转对称性.利用该装置可以制作任意复杂结构、任意旋转对称度的准晶结构.同时,分析了旋转轴和旋转角存在偏差时对准晶结构的影响.另外,采用该装置实验制作了十重准晶结构,并用原子力显微镜和衍射测量表征该准晶的长程指向性和十重旋转对称性,实验结果表明:十重晶格结构的直径为1.2μm,最小结构单元尺寸为377nm,与理论设计尺寸1.25μm和392.5nm相比,误差为4%.理论设计和实验结果一致性很好,对研究以光子带隙为基础的纳米光子学器件具有重要的指导意义.

摘要：渐变光子晶体(GPC)在电磁波调控方面具有重要应用前景,但其制作难度较大。为解决这一问题,利用双参数无顶棱镜装置构建双锥干涉系统,以此设计不同晶格结构GPC透镜,并研究该透镜的特殊聚焦特性。利用此棱镜侧面的折射将扩束激光分成多束,构建多光束共光路双锥干涉系统,用于制作双周期GPC超晶格结构。GPC晶格结构的周期和类型可以通过调整棱镜侧面与底面的夹角以及棱镜的棱数实现。选择光敏材料记录干涉所得GPC结构,可制作相应的GPC透镜,并实现了长焦深聚焦和亚波长聚焦特性。

摘要：设计了一种具有光栅结构砷化镓吸收层的薄膜太阳能电池,利用严格耦合波方法对矩形光栅和三角形光栅结构砷化镓吸收层在300～900 nm入射波长范围内的吸收效率进行了分析。结果表明:相比于平坦吸收层,两种光栅结构在TE和TM偏振光条件下吸收效率均有提高,峰值吸收率可提高55.9%。并对矩形光栅、三角形光栅结构参数进行了优化设计,对两种光栅吸收层的角度依赖性做了分析,得出在填充比和厚度相同的情况下,正三角形光栅吸收层的角度依赖性最优。最后利用有限元法对入射光在电池吸收层的吸收增强效应进行了理论模拟,通过与平坦结构吸收层的电场分布对比,可以直观地看出入射光在光栅结构吸收层的吸收增强效应。该研究结果为制备高效率、高性能太阳能电池结构提供了参考依据。