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《缺陷對晶體光學(xué)性質(zhì)的影響》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、缺陷對晶體光學(xué)性質(zhì)的影響班級：物理111學(xué)號：1112110121姓名：李祥行材料具有多種性能，大致分為兩類，一是使用性能，包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能等；二是工藝性能，例如鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性以及熱處理性等等。在我們生產(chǎn)中經(jīng)常用到的材料，其性能常常因?yàn)槲⒂^上小小的差異而變得迥然不同。我們就理想型的完整晶體進(jìn)行對于材料缺陷對材料性能的影響的研究與探索。晶體缺陷：?在理想完整晶體中，原子按一定的次序嚴(yán)格地處在空間有規(guī)則的、周期性的格點(diǎn)上。但在實(shí)際的晶體中，由于晶體形成條件、原子的熱運(yùn)動及其它條件的影響，原子的排列不可能那樣完整和規(guī)則，往往存在偏離了理想晶體結(jié)構(gòu)的區(qū)
2、域。這些與完整周期性點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的偏離就是晶體中的缺陷，它破壞了晶體的對稱性。晶體中存在的缺陷種類很多，根據(jù)幾何形狀和涉及的范圍常可分為點(diǎn)缺陷、面缺陷、線缺陷幾種主要類型。點(diǎn)缺陷：是指三維尺寸都很小，不超過幾個(gè)原子直徑的缺陷。主要有空位和間隙原子。線缺陷：是指三維空間中在二維方向上尺寸較小，在另一維方面上尺寸較大的缺陷。屬于這類缺陷主要是位錯。位錯是晶體中的某處有一列或若干列原子發(fā)生了某種有規(guī)律的錯排現(xiàn)象。面缺陷：是指二維尺寸很大而第三維尺寸很小的缺陷。通常是指晶界和亞晶界。光子晶體是介電常數(shù)周期性變化而形成能量禁帶,禁止特殊波長電磁波在其中傳播的材料。像半導(dǎo)體摻雜具有的重要意義一樣
3、,在光子晶體中引人點(diǎn)缺陷、線缺陷或面缺陷,對其在通訊、光子集成回路等方面的潛在應(yīng)用具有重要意義。本文主要從點(diǎn)缺陷、線缺陷對晶體光學(xué)性質(zhì)的影響展開。光子晶體的一個(gè)重要特征是光子局域，如果引入缺陷破壞光子晶體的周期結(jié)構(gòu)，就在其禁帶中會出現(xiàn)頻率極窄的缺陷態(tài)，和缺陷態(tài)頻率吻合的光子有可能被局域在缺陷位置，一旦其偏離缺陷光就將迅速衰減。光子晶體中的缺陷有點(diǎn)缺陷和線缺陷，在垂直于線缺陷的平恧上，光被局域在線缺路位置，只能沿線缺陷方向傳播，以形成一條光的通路，處于完整光子晶體的禁帶中的光可以沿著線缺陷傳播，相當(dāng)于光子晶體波導(dǎo)。點(diǎn)缺陷仿佛是光被全反射墻完全包裹起來，利用點(diǎn)缺陷可以將光俘獲在某一個(gè)
4、特定的位置，光就無法從任何一個(gè)方向向外傳播，這相當(dāng)于微腔。(1)光子晶體的帶隙指晶格結(jié)構(gòu)、介電常數(shù)比、填充比、柱體形狀對光子禁帶有相應(yīng)的影響帶隙的移動可以解釋為，在介電常數(shù)為￡的均勻介質(zhì)中傳播的電磁波，頻譜關(guān)系為∞(k)=cu√F。若將光子晶體看作均勻介質(zhì)，介電常數(shù)取為有效介電常數(shù)，當(dāng)晶格常數(shù)增大，而介質(zhì)柱半徑不變時(shí)，相當(dāng)于有效介電常數(shù)減小，從而頻率增大，即波長減小；反之頻率降低，波長增大。（2）光子晶體點(diǎn)缺陷的缺陷模，在二維光子晶體中引入點(diǎn)缺陷，方法有多種：可以移走一個(gè)介質(zhì)柱；或者用另?一個(gè)介質(zhì)材料代替其中一個(gè)介質(zhì)柱；或者改變其中一個(gè)介質(zhì)柱的大小、形狀等，在光子晶體中央位置設(shè)置
5、一半徑與其他介質(zhì)柱半徑不同的點(diǎn)缺陷，們選取晶格常數(shù)為a=lgra，，介質(zhì)柱半徑為0．2a，點(diǎn)缺陷介質(zhì)柱半徑為0．3a，介?質(zhì)柱介電常數(shù)為薩11．56，在缺陷處設(shè)置觀察點(diǎn)。整個(gè)計(jì)算區(qū)域劃分為130x110的網(wǎng)層，?電磁波段在缺陷處的光強(qiáng)較大，所以在該波段點(diǎn)缺陷產(chǎn)生很強(qiáng)的局域性，?當(dāng)點(diǎn)缺陷介質(zhì)柱半徑為0，即該點(diǎn)缺陷為空時(shí)。?（3）光子晶體線缺陷，?在光子晶體中，通過設(shè)置缺陷結(jié)構(gòu)能夠得到所需要的光波導(dǎo)。波導(dǎo)傳輸光子的?中心頻率可以通過改變點(diǎn)缺陷的性質(zhì)如半徑大小而改變；對缺陷峰線寬和峰值的控?制?3/3在一定條件下，光子晶體波導(dǎo)和微腔會發(fā)生耦合，波導(dǎo)中頻率在微腔共振頻率附近的光波耦合到微
6、腔里，由于兩個(gè)點(diǎn)缺陷所形成的微腔存在兩個(gè)共振頻率，可以近似地將橢圓點(diǎn)缺陷介，兩個(gè)等效圓點(diǎn)缺陷相對入射波方向的空間位置不斷改變，由于這兩個(gè)圓點(diǎn)缺陷存在兩個(gè)共振頻率，當(dāng)滿足特定條件時(shí)，就形成一個(gè)或兩個(gè)共振峰。所以，點(diǎn)?缺陷介質(zhì)柱的形狀相對線波導(dǎo)方向(入射波方向)的改變對共振模的形成有很大的影響。?晶體點(diǎn)缺陷模和線缺陷的傳輸特性，發(fā)現(xiàn)隨著點(diǎn)缺陷半徑?的增大，缺陷峰的位置向長波方向移動，且點(diǎn)缺陷半徑越接近平均格點(diǎn)半徑，缺陷峰的峰值越??；同時(shí)分析了晶格常數(shù)對線波導(dǎo)通帶的影響，發(fā)現(xiàn)隨著晶格常數(shù)的增?大，線波導(dǎo)的通帶逐漸向長波長方向移動，其帶寬略微改變，并對光子晶體中的點(diǎn)缺陷、線缺陷以及它們的
7、組合缺陷的特性進(jìn)行了深入了解。若忽略缺陷介質(zhì)的色散,當(dāng)其折射率減小時(shí),缺陷模藍(lán)移,透射率變大,半峰全寬度保持不變,品質(zhì)因子增大。光子晶體轉(zhuǎn)彎波導(dǎo)色散曲線晶體光學(xué)研究常用的實(shí)驗(yàn)儀器是折射計(jì)、光學(xué)測角儀、偏光顯微鏡和分光光度計(jì)等。晶體光學(xué)在晶體定向、礦物鑒定、晶體結(jié)構(gòu)以及其他晶體光學(xué)現(xiàn)象（如非線性效應(yīng)、光散射）的工作與研究中有重要應(yīng)用。晶體光學(xué)元件，如各種起偏棱鏡、補(bǔ)償器等（見線偏振光、偏振光的干涉），則廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)中。適量的某些點(diǎn)缺陷的存在可以大大增強(qiáng)半導(dǎo)體材料的導(dǎo)
