基于光子带隙调控技术的反射式多通道滤光元件研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
61108036
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
30.0万
负责人：
焦宏飞
依托单位：
同济大学
学科分类：
F0508.应用光学
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
张锦龙；鲍刚华；何文彦；韩金；
关键词：
滤光多通道反射光子带隙

项目摘要

在日益激烈的国际航空、航天竞赛中，遥感技术的发展一直占据着举足轻重的地位。遥感技术的高速发展要求我们制备出集成度更高，同时可以避免色差、能够得到高精度数据特性的反射式多通道滤光元件。为了弥补通常薄膜光学设计中严重依靠经验和优化软件，且得到设计结构并非最优方案的不足。本项目提出一种基于光子带隙调控技术的反射式多通道滤光元件设计新思路：从控制光子运动路径本质入手，利用对金属/介质光子晶体带隙的合理调控和光子隧穿实现反射滤光。研究基于带隙调控技术实现多通道反射滤光性能的物理机理；完善金属/介质光子晶体中各个关键结构参数对其光子带隙的影响规律；探索利用异质结拓宽底层结构光子带隙宽度实现超宽截止带多通道反射滤光性能的设计路线；深化金属/介质光子晶体反射式多通道滤光元件的制备研究；为遥感仪器的微型化、轻量化和高分辨率提供有效的技术途径，有力提高国内微纳集成光学元件的设计和制备水平。

结项摘要

针对遥感技术发展需求及仪器小型化的迫切需求，本项目系统开展了基于光子带隙调控技术的反射式多通道滤光元件研究，包括其物理机制、设计方法、制备技术和检测手段。研究工作的开展基本上按照项目的研究计划和实施方案执行，完成了项目的研究内容和研究目标。主要取得了四方面的研究成果：（1）在带隙调控技术实现反射滤光性能的物理机理研究方面：用传输矩阵的方法研究了结构参数和光子带隙的关系，澄清了光子在金属/介质晶体结构中的传播路径，并申请了一个关于光子晶体带隙计算方面的软件著作权。（2）在金属/介质光子晶体中各个关键结构参数与光子带隙及光谱特性对应关系研究方面：针对构成滤光元件的结构组成，分别研究了金属层、间隔层及其匹配层等和光子带隙及光谱特性之间的对应关系，明确了结构参数各个部分对光谱的制约关系，为最终滤光元件的设计提供了理论指导。（3）在利用异质结拓宽底层光子带隙宽度实现超宽截止带多通道反射滤光性能的设计研究方面：分别采用异质结结构和具有宽反射特性金属结构来拓展底层光子带隙的宽度，成功实现了多通道反射滤光元件截止带的展宽，有效增加了通道的数目。（4）在开展通道位置可调的反射式多通道滤光元件的制备和工艺研究方面：通过对设计误差的有效分析及对金属、介质厚度控制精度的研究，成功制备出多通道的反射滤光元件，反射峰峰高低优于80%，达到了实用的要求。.相关研究成果发表在Applied Optics、Optik、光学学报等SCI和EI检索文章4篇，同时还申请相关专利和软件著作权等6项，参加国际会议4次。培养硕士研究生3名，毕业2名。