Модификация оптических свойств изотропных материалов для фотонных кристаллов

• Автор: Герасимов, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Структура и свойства фотонных кристаллов. Обзор литературы.

1.1 История создания и свойства фотонных кристаллов

1.2 Методы изготовления фотонных кристаллов

1.2.1 Методы, использующие самопроизвольное формирование фотонных кристаллов

1.2.2 Методы травления

1.2.3 Голографические методы

2 Модификация оптических свойств фоторезиста 811-8 для фотонных кристаллов.

2.1 Нанокомпозитные материалы: управление свойствами изотропных сред. Обзор литературы

2.2 Модели расчета эффективного показателя преломления

нанокомпозитных материалов
2.2.1 Пределы Винера
2.2.2 Модели Максвелла-Гарнетта и Бруггемана
2.3 Разработка метода синтеза суспензий наночастиц диоксида
титана
2.4 Исследование оптических свойств суспензий
2.5 Модификация оптических свойств фоторезиста 811-8 для
фотонных кристаллов
2.5.1 Синтез нанокомпозитного материала из фоторезиста Би-8 и наночастиц диоксида титана
2.5.2 Исследование оптических свойств нанокомпозитно-
го материала фоторезист/наночастицы
2.5.3 Исследование влияния основных параметров на качество трехмерных фотонных структур, получаемых методом интерференционной литографии
2.5.4 Управляемое увеличение рассеяния в композитном материале
3 Генерация второй гармоники в одномерном фотонном кристалле.
3.1 Генерация второй гармоники в изотропных средах. Генерация второй гармоники в фотонных кристаллах. Обзор литературы
3.2 Генерация второй гармоники в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала
3.2.1 Метод конечных разностей во временной области .
3.2.2 Решение модельных задач методом конечных разностей во временной области
3.2.3 Формирования х^ решеток в одномерном фотонном кристалле
3.2.4 Расчет эффективности преобразования излучения во вторую гармонику в одномерном фотонном кристалле из изотропного материала
3 акл ючение
Литература

Введение
Современное развитие техники и технологий выдвигает новые требования к свойствам материалов. Достижения фундаментальной науки позволяют не только удовлетворить эти требования, но и дают возможность изготовления и использования материалов с уникальными свойствами, которые определяют новые направления развития техники.
К таким достижениям фундаментальной науки относятся фотонные кристаллы, представляющие собой субмикронные периодические диэлектрические структуры. Эти структуры обладают уникальными оптическими и нелинейно- оптическими свойствами и могут найти применение в электронике и нанофотонике. Одним из перспективных применений фотонных кристаллов является создание на их основе оптических компьютеров.
К настоящему времени известно несколько методов изготовления трех- двух- и одномерных структур [1-5], которые позволили получить фотонные кристаллы для инфракрасной области спектра. Одним из методов, который позволяет получать бездефектные периодические фотонные структуры, является метод интерференционной литографии [6]. Для изготовления фотонных структур этим методом необходимы фоточув-ствительные материалы, показатель преломления которых в настоящее время не превышает 1,7.
Проведенные исследования показывают, что для изготовления фотонных структур с запрещенной зоной в видимой области спектра необходимы материалы, показатель преломления которых в видимой области спектра превышает величину 1,9 [7]. Одно из возможных решений проблемы создания фотонных кристаллов с фотонной запрещенной зоной в видимой области спектра - модификация оптических свойств фоточув-

лупроводника или нанокластерами диэлектрика. Важным достоинством устройств на основе пористых полупроводников является возможность легко интегрировать их с существующими полупроводниковыми оптическими и электронными элементами. С фундаментальной точки зрения пористые полупроводники и диэлектрики, структурные параметры которых можно варьировать в широких пределах, меняя режимы их изготовления, являются хорошими модельными объектами для изучения электродинамики нанокомпозитных сред, в частности исследования влияния таких факторов как квантово-размерный эффект, адсорбция молекул и эффекты локального поля на оптические свойства наносистем. Основное внимание уделяется проявлениям эффектов локальных полей и исследованию возможностей управления с их помощью фотонными свойствами пористых полупроводников и диэлектриков [66]. Другой пример нанокомпозитов представляют собой среды, образованные наночастицами металлов и полупроводников в процессе лазерной абляции - выноса вещества с облучаемой мощными лазерными импульсами поверхности [67]. Формируемые при этом наночастицы обладают достаточно малой дисперсностью и могут найти применение в фотонике, оптоэлектронике и медицине.
В настоящее время большой практический интерес приобретают исследования по модификации физических свойств объемных материалов с помощью внедрения наноразмерных объектов. Этот факт объясняется тем, что наночастицы имеют развитую поверхность, удельная площадь которой может составлять десятки и сотни квадратных метров на 1 грамм материала. Поэтому связанные с поверхностными эффектами