一維光子晶體體系的相干熱輻射特性研究.pdf

1、隨著近場(chǎng)光學(xué)和納米科技的發(fā)展，尤其是掃描隧道顯微鏡的發(fā)明，大大提高了人們認(rèn)識(shí)世界的能力。在用近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡研究普通輻射源的熱輻射特性時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)觀察距離為半波長(zhǎng)數(shù)量級(jí)時(shí)，熱輻射出現(xiàn)了以前未曾發(fā)現(xiàn)的相干性，主要表現(xiàn)為波長(zhǎng)輻射率或角度輻射率的半峰寬很窄以及輻射率峰值接近一，即有較好的時(shí)間相干性和空間相干性。
　　表面波的激勵(lì)對(duì)近場(chǎng)熱輻射的相干性起到了關(guān)鍵作用。但是由于表面波的局域性，要想在遠(yuǎn)場(chǎng)也能觀察到相干熱輻射，就必須將表面波耦合到遠(yuǎn)

2、場(chǎng)。耦合的方式有很多種，最常見(jiàn)的是利用微結(jié)構(gòu)光柵的衍射作用進(jìn)行耦合，但是這種方式只能對(duì)p波起作用。另外一種方式是利用光子晶體和極性材料組成的多層結(jié)構(gòu)界面處產(chǎn)生表面聲子極化子或表面等離子極化子進(jìn)行耦合。這種方式能夠?qū)波、p波都起作用。利用法布里-珀羅(Fabry-Perot，F(xiàn)P)諧振腔的結(jié)構(gòu)也能產(chǎn)生相干熱輻射。
　　本文先從相干熱輻射特性、相干熱輻射實(shí)現(xiàn)方式、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方面分析目前國(guó)內(nèi)外對(duì)相干熱輻射的研究現(xiàn)狀。重點(diǎn)研究一維光子晶

3、體多層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相干熱輻射的理論。首先用傳輸矩陣的方法推導(dǎo)單層模的反射率，再根據(jù)能量守恒和基爾霍夫定律計(jì)算輻射率，進(jìn)而推廣到多層結(jié)構(gòu)，獲得光子晶體的輻射率計(jì)算方法。系統(tǒng)研究了含有負(fù)介電函數(shù)的雙層模和光子晶體結(jié)構(gòu)熱輻射的相干性。詳細(xì)分析了材料厚度及其光學(xué)性質(zhì)對(duì)光子晶體結(jié)構(gòu)相干熱輻射的影響。為了進(jìn)一步提高光子晶體結(jié)構(gòu)的熱輻射相干性，提出了以一維光子晶體為腔體的FP腔結(jié)構(gòu)。理論計(jì)算了以一維光子晶體為腔體的FP腔的熱輻射特性，其時(shí)間相干性與普通F