提出一种新颖、可避免高温过程的大面积吸收光栅制作方法, 使用钨纳米粒子作为X射线吸收材料, 利用有机溶剂和乳化剂作为吸收材料的载体, 在负压下将它们填充到周期为42μm、深度为150μm的光栅结构中。此外, 与通过微铸造技术制作的相同结构铋块体吸收光栅相比较, 得到的X射线投影吸收对比度表明, 钨纳米颗粒对X射线吸收性能低约15%, 但纳米颗粒填充法可显著降低吸收光栅的制作成本, 并利于实现大面积制作。

利用深反应离子刻蚀技术或湿法腐蚀在硅上制作光栅结构,将与光栅浸润的液体作为载体携带铋纳米颗粒进入光栅结构内,形成致密排列,从而制作出X射线吸收光栅.致密地填充了周期为42 μm、刻蚀深度为150 μm的光栅结构,比较了其与微铸造法制作的铋块体吸收光栅的X射线吸收性能,并通过填充周期为24 μm和6 μm的光栅结构,研究了光栅周期与填充致密性之间的关系.扫描电镜测试结果显示自由沉降法可有效制作较大周期光栅,但对周期为6 μm光栅结构填充的致密性不佳。分析结果表明,对于小周期吸收光栅,需筛选所用填充颗粒,以保证颗粒粒径远小于光栅槽宽.基于纳米颗粒的自由沉降法可降低光栅制作成本及技术门槛,方便实现大面积吸收光栅的制作.

提出一种新型的光子晶体双色谐振腔,以光学传输矩阵法为基础给出了设计的关键参量及其优化方法,并分析了其物理原理.根据常用的650 nm/780 nm,532 nm/671 nm,1 079 nm/1 320 nm和1 064 nm/1 319 nm等双色激光谱线,设计了4个光子晶体双色谐振腔结构.这种一维光子晶体谐振腔只需要一个谐振腔,缺陷层两侧周期数为5层时,该腔体总厚度小于5 μm,可获品质因子为103～104,相对带宽为10-4～10-5的双色谱线,且模式纯净,基于基模谐振.

本文探讨一维磁性光子晶体的概念和结构.提出了一种分析一维磁性光子晶体的法拉第旋转效应的电磁场方法.分析计算表明:嵌于光子晶体中的一层很薄的磁性材料将可获得比单独一层同样厚度的磁性材料大得多的法拉第旋转效应,从而从理论上验证了文献上的相关实验.同时也分析了一维磁性光子晶体用作光子晶体结构下的光隔离器等器件中的法拉第旋转器的可能.

利用光学传输矩阵法研究了结构参量对缺陷态光子晶体的缺陷模带宽和品质因子的影响.研究发现,当缺陷介质层厚度h0的值较小时,缺陷模的带宽很小且基本保持不变;当h0较大时,缺陷模的带宽随h0的增加而快速增加.另外发现,缺陷模的品质因子在某个h0处取最大值.但是总体上看,h0较小时的品质因子要远大于h0较大时的品质因子.此外,缺陷模的品质因子随光子晶体的周期数增加而急剧增加约4.788倍,而带宽则随周期数的增加而急剧减少约4.788倍.当周期数为13时就可以获得109以上的品质因子值和小于10-9的相对带宽值.