周期渐变三维光子晶体的多光子制备及其光传输特性研究

渐变光子晶体结构指光子晶体的晶格常数、折射率或占空比在空间按照一定规律变化的多周期复合结构。该类结构可用于实现宽带群延迟器、零像差聚焦元件、高灵敏可控的波长分束器，超高Q值选频器等光子学器件。目前渐变光子晶体结构设计及制备主要局限于一维、二维或简单的三维结构。本项目以三维结构为研究对象，通过分析周期渐变参数（如变化幅度、周期组合方式）对光子带隙宽度、等频率面的调制机理，解析周期渐变的三维光子晶体中的特殊光传输规律，建立控制光传输方向的渐变周期组合方法及理论，为设计低损耗、光传输方向可控的高性能新型光子晶体微器件提供理论基础；同时，通过综合分析实验曝光量、扫描方式、材料预处理等条件对材料加工线宽及长径比的影响及结构后处理过程中存在的变形收缩行为，建立包括结构设计与参数修正在内的高保真多光子加工精度控制体系，为近红外及可见光波段的周期渐变三维光子晶体结构的精确可控制备提供关键技术。

本项目从理论上探讨了渐变周期三维光子晶体结构渐变参数与结构光传输特性之间的关系，设计并制备出了光传输路径可控的渐变周期三维光子晶体结构模型。同时通过升级双光子加工系统,对激光功率及曝光时间进行精确控制，进一步提高双光子加工系统的加工线宽分辨率.取得的主要成果包括: 1) 设计了一种周期渐变三维手性光子晶体模型,解析了电磁波在光子晶体中传输方向控制机理。预测了电磁波传输路径可通过结构周期渐变幅度、电磁波入射角及入射频率决定。2）制备了不同周期渐变幅度，不同渐变方向的三维光子晶体结构并观察到不可逆双向反射及抗反射两种新物理现象，该反射谱移动现象有可能用于实现具有不可逆双向反射选频特性的光隔离器件；3）提高双光子加工的分辨率记录，在玻璃基板上获得35纳米的最小线宽分辨率。本项目共发表研究论文9篇，其中在国际期刊发表论文6篇（全部SCI收录），在国内期刊上发表论文3篇（2篇EI收录,1篇国内核心期刊）。培养博士毕业一人,获得朱李月华优秀博士生奖学金1人次.