纳米孔隙聚合物薄膜在增透膜和光子晶体方面的应用研究

论文摘要

由光子替代电子传播信息一直是信息业的梦想之一,这是因为光子有着电子所不具备的优势:速度快,彼此间不存在相互作用。我们虽然已经朝这个方向迈出了可喜的一步——光纤的使用,但是信息输入和输出光纤依靠的仍然是传统的电子器件,这大大限制了传输效率。纳米孔隙聚合物薄膜为我们提供了一种全新的思路。我们不仅可以利用均聚物纳米孔隙薄膜的等效折射率精确可调性来制作光波导器件,还可以利用嵌段共聚物来制作光子晶体。这种光子晶体制作工艺简单,并且很好解决了聚合物基光子晶体中介电常数比相对较低的问题,为人们控制光子的流动提供了一条简洁之路。本论文首先阐述光学增透膜的基本理论,介绍传统工艺光学增透膜的制备方法和特点,对比了普通光学增透膜和聚合物纳米孔隙光学增透膜的各自特点,分析了聚合物纳米孔隙光学增透膜的优势,并介绍了两种增透膜的孔隙率与折射率之间的关系的理论。论文在随后的第三章首先详细论述了聚合物纳米孔隙光学增透膜的制备工艺过程,然后集中讨论了主要工艺条件对聚合物纳米孔隙光学增透膜的影响,指出使用低分子量聚合物材料、提高环境温度、减小环境湿度和采用低沸点溶剂都是制备出纳米孔隙增透膜的关键因素。论文的第四章在介绍了光子晶体的一般性知识的基础上提出了基于嵌段共聚物纳米孔隙薄膜的光子晶体的概念。时域有限差分法(FDTD)是理论上研究光子晶体最常用的方法之一。论文第五章从FDTD 方法的一般性理论出发,具体介绍了一种基于非正交坐标系统的模拟光子晶体的FDTD 方法,并利用这种方法得到了纳米孔隙薄膜光子晶体的光子带隙的性质,从理论上证明了这种光子晶体可以解决基于聚合物的光子晶体介电常数比相对较低的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚合物纳米孔隙薄膜的发展现状和应用前景
• 1.3 课题的来源、意义和研究内容
• 1.4 小结
• 2 纳米孔隙聚合物薄膜的增透功能
• 2.1 聚合物纳米孔隙增透膜原理
• 2.2 制备工艺及材料的比较
• 2.3 纳米孔隙聚合物薄膜等效折射率模型
• 2.4 小结
• 3 聚合物纳米孔隙薄膜的制备
• 3.1 纳米孔隙增透膜的制作
• 3.2 制备工艺流程
• 3.3 工艺条件对聚合物纳米孔隙增透膜的影响
• 3.4 小结
• 4 聚合物纳米孔隙薄膜光子晶体
• 4.1 光子晶体的概念
• 4.2 光子晶体的光学特性
• 4.3 光子晶体的理论研究方法
• 4.4 基于聚合物的光子晶体
• 4.5 小结
• 5 纳米孔隙薄膜光子晶体的数值模拟
• 5.1 时域有限差分法（FDTD METHOD）
• 5.2 纳米孔隙薄膜光子晶体的FDTD 模拟
• 5.3 小结
• 6 全文总结
• 6.1 论文主要研究内容
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文目录