光子晶体及其自组装制备方法的进展

光子晶体是将两种或两种以上介质材料排列成具有光波长量级的一维、二维或三维周期结构的人工晶体.由于光子晶体具有光子带隙、光子局域等特性,所以它具有巨大的应用前景.简述了光子晶体的主要特征,重点介绍了三维光子晶体的自组装方法.     

光子晶体及其自组装制备

自从理论计算指出金刚石结构具有完全光子带隙以来,三维光子晶体的理论研究和实验制作一直受到高度重视。光子晶体的制备方法总体上可分为两大类:微制作法和自组装法。前者适合于制备微波、远红外及近红外波段的光子晶体,后者制备近红外、可见或更短波段的光子晶体具有独特的优势。简述了光子晶体的概念和基本特征,并对三维光子晶体的自组装制备方法进行了综述。     

光子晶体及其自组装制备

自从理论计算指出金刚石结构具有完全光子带隙以来，三维光子晶体的理论研究和实验制作一直受到高度重视。光子晶体的制备方法总体上可分为两大类：微制作法和自组装法。前者适合于制备微波、远红外及近红外波段的光子晶体，后者制备近红外、可见或更短波段的光子晶体具有独特的优势。简述了光子晶体的概念和基本特征，并对三维光子晶体的自组装制备方法进行了综述。     

亚微米微球三维有序阵列的组装技术研究

以硅酸乙酯为原料在乙醇一氨介质中制备了单分散性良好的亚微米级二氧化硅微球，采用电泳辅助沉降技术实现了二氧化硅微球三维有序阵列的组装，获得了规整度较高的二氧化硅微球面心立方阵列，并与其他组装方法的特点和适用范围进行了比较，为不同粒径(从微米至亚微米范围)胶体微球的有序结构的严格控制奠定了实验基础。     

MEMS光开关及其与光纤组装方式的研究

光开关是一种在光路中应用极其广泛的光无源器件,可用于扫描、投影、通讯等多种不同的领域,其中用于全光通讯中连接光纤之间的光开关日渐成为人们关注的焦点.高性能、低成本、又能大量生产的MEMS光开关很好地满足了全光网络对器件的要求.本文对这种MEMS光纤光开关的类型、特点以及研究现状进行了介绍,并给出了MEMS光开关与输入输出光纤的组装与自组装以及主要方式.     

自组装金纳米粒子薄膜AFM研究

以化学还原法制备了金胶体,采用静电吸附自纽装法在单晶硅片表面制备了金纳米粒子薄膜,采用原子力显微镜分析了薄膜的表面形貌与结构。     

自组装——自底而上的纳米制造方法

介绍了“自底而上”的自组装纳米制造方法中的一些关键技术。利用自组装技术将成形的或未成形的材料淀积在大面积基底上,制造出纳米结构和分子局域自组装装置,并通过由自组装技术发展而来的原子操作和蘸水笔纳米加工技术,以构建纳米尺度的图形。描述了与这些技术相关的原理和工艺过程以及其当前的应用和潜在的应用前景。     

有序结构ZnO的自组装生长及光学性能研究

利用重力场下的自组装,将单分散的ZnO胶体球悬浮液自组装为排列有序的结构。通过SEM、TEM对制得的有序结构进行了表征。结果表明,这种方法可得到直径为50~800 nm的ZnO胶体球。所得样品的透射谱在200~1 100 nm范围内出现一强烈的衰减峰(带隙中心波长为λc),且λc随ZnO胶体球粒径的减小向短波长方向移动(蓝移),λc的位置还随前处理温度的降低而蓝移。     

制备纳米多孔材料的模板自组装技术

纳米自组装技术的突出优点是:通过改变相应模板的形状和大小可以实现对不同材料形状、结构和大小的预先控制,从而拓展了它的应用范围。本文主要阐述了纳米多孔材料模板自组装技术的原理和工艺流程,介绍了这种技术的几种典型方法的最新进展,并比较了各种方法的优劣,同时展示了它的应用前景。     

Fabrication of Photonic Microbricks via Crack Engineering of Colloidal Crystals

Evaporation‐induced self‐assembly of colloidal particles is one of the most versatile fabrication routes to obtain large‐area colloidal crystals; however, the formation of uncontrolled “drying cracks” due to gradual solvent evaporation represents a significant challenge of this process. While several methods are reported to minimize crack formation during evaporation‐induced colloidal assembly, here an approach is reported to take advantage of the crack formation as a patterning tool to fabricate microscopic photonic structures with controlled sizes and geometries. This is achieved through a mechanistic understanding of the fracture behavior of three different types of opal structures, namely, direct opals (colloidal crystals with no matrix material), compound opals (colloidal crystals with matrix material), and inverse opals (matrix material templated by a sacrificial colloidal crystal). This work explains why, while direct and inverse opals tend to fracture along the expected {111} planes, the compound opals exhibit a different cracking behavior along the nonclose‐packed {110} planes, which is facilitated by the formation of cleavage‐like fracture surfaces. The discovered principles are utilized to fabricate photonic microbricks by programming the crack initiation at specific locations and by guiding propagation along predefined orientations during the self‐assembly process, resulting in photonic microbricks with controlled sizes and geometries.     

Controlled Microstructural Architectures Based on Smart Fabrication Strategies

Controlled microstructural architectures—artificially designed microstructures and nanostructures with controlled properties—have been extensively used in scientific research and practical applications. Advanced fabrication strategies are always desired to satisfy the increasing demands for specific architecture designs. This review highlights the recent progress in bottom‐up methods based on self‐assembly and top‐down methods by using two‐photon polymerization. As an emerging additive manufacturing technology, two‐photon polymerization has shown the enormous potential of being a general fabrication method for controlled microstructural architectures due to its unique advantage in direct laser writing of 3D microstructures with high resolution. This review also covers some remaining challenges for controlled microstructural architectures, along with future outlooks.     

单分散尺寸可控的SiO_2胶体微球的制备

采用改进的Stber方法-种子颗粒生长法合成高单分散性、尺寸可控的SiO2微球,该方法克服了Stber方法中SiO2胶体微球成核迅速、对反应条件敏感使最终微球粒径难以控制的缺点,在控制超细颗粒形貌和粒径方面具有显著的优越性。通过精细调制正硅酸乙酯(TEOS)、氨水和去离子水的浓度,探索了在最优条件下制备单分散度较高的SiO2微球的工艺技术,制备出23.4～471.3 nm不同尺寸的SiO2微球。结果表明,SiO2颗粒越小,其形貌越不规则;SiO2颗粒越大,其表面越光滑,单分散性越好。     

单分散性sio2胶体微球自组装光子晶体的实验研究

光子晶体是一种周期性电介质材料,具有光子带隙和光子局域等一系列优异的光学特性。制备了多种不同直径的单分散二氧化硅胶体微球,采用垂直沉积法将不同直径,以及同一直径不同浓度的二氧化硅胶体微球自组装成多种光子晶体薄膜,并用扫描电子显微镜和紫外—可见—近红外分光光度计对其微观结构和光学特性进行了表征,结果表明所得晶体薄膜具有三维有序结构,其表面存点、线缺陷。自组装得到的光子晶体薄膜存在明显的光子带隙特征,带隙位置与二氧化硅胶体微球直径有关,带隙中心波长与理论值一致。随着二氧化硅胶体微球浓度的增加,光子带隙深度增加,特性更好,但是,当浓度大于10%时,光子带隙的深度反而减小。     

基于微椭球空气腔的光纤压力传感器的设计

设计了一种新型的在线光纤法布里-珀罗(F-P)压力传感器.该传感器的F-P腔为微椭球空气腔,由光纤熔接机以特定的熔接参数熔接单模光纤和实芯光子晶体光纤而成.该传感器基于F-P干涉原理测量压力,全石英结构,制作工艺简单,温度串扰小.分析了封闭的椭球形空气F-P腔中短轴直径(腔长)与长轴半径(敏感膜有效半径)的关系;利用高斯光束传输理论分析了空气F-P腔形状与腔内损耗的关系.分析了SiO2敏感膜受压后中心挠度与膜厚、有效半径的关系.建立了SiO2膜的压力敏感特性模型,在施加均布载荷条件下对模型的挠度形变特性进行了数值解析和有限元仿真.仿真了传感器F-P干涉条纹波谷波长与压力的关系,为设计制作光纤微压传感器提供了理论依据.     

温度对扭转光纤环性能的影响

从理论上和实验上研究了温度对扭转光纤环性能的影响.结果发现,当注入线偏振光时,扭转光纤环内存在一个弱主轴,并且其方向会随着温度的变化而偏移;而注入圆偏振光时,输出光仍然是一个比较好的圆偏振光,在同样的温度范围内,椭圆度变化很小.为进一步提高光纤大电流传感器的稳定性研究提供了一个有益的参考.     

一种基于光子晶体光纤的光纤旋转连接器设计

光纤旋转连接器因其具有传输带宽大、电磁兼容良好、体积小、寿命长等优点,有逐渐取代传统电滑环进行相对旋转平台间信息传输的趋势.提出一种利用大模场光子晶体光纤直接耦合的新型光纤旋转连接器的设计方案,耦合理论分析表明其不仅满足低插入损耗,而且具有结构简单、体积小、加工和装配精度要求相对较低等优点.大模场光子晶体光纤的无截止波长单模传输和低非线性传输特性使它能更有效地与WDM技术相结合提高传输容量,具有更广阔的应用.     

强度型光纤传感器补偿技术的研究综述

介绍了强度型光纤传感器中常见的十几种补偿技术的原理及应用现状,比较了它们的优缺点,并展望了补偿技术的发展趋势。     

高寒地区光缆线路故障案例分析

通过黑龙江东北部高寒地区的几起光缆线路阻断故障。分析低温环境对架空光缆和直埋光缆线路的影响，并提出了相应的解决方法。