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随着双光子激光直写技术的发展,任意三维复杂的光子晶体结构,如木堆结构、手性结构、金刚石球棒结构被制作出来,给人们设计功能更加复杂强大的光子学集成器件更多的想象空间。由于双光子加工技术适用于聚合物高分子材料的三维直写,因此目前利用该技术直接制备的大多数三维光子晶体结构的介质折射率差较小,结构不足以形成完全禁带特性。三维聚合物光子晶体结构沿多个晶面方向都存在一定的禁带特征,充分解析三维光子晶体各个方向的禁带特性,对于三维聚合物材料光子晶体微器件的设计及制备是非常关键的。 木堆型三维光子晶体结构是一种类金刚石晶格结构,由于其由长线段组成,结构设计简单,加工快速,结构周期容易做到通信波段,且结构周期调节灵活,是一种简单易于设计的结构模型。本文以木堆型光子晶体结构为研究对象,开展了三部分的工作: Ⅰ.利用双光子加工技术,采用在特征波段无吸收的高分子聚合物材料IP-L,制备了带隙位于近红外波段及中红外波段的木堆型光子晶体结构。测量获得各晶面方向的禁带频率及禁带宽度与理论计算结果基本吻合。同时分析了禁带特性随结构占空比及晶格常数的变化规律。 Ⅱ.制备了多种不同晶面的木堆型光子晶体结构,并分析了电磁波从不同波矢方向入射时的透射及反射光谱特性。从晶面干涉理论解析了其特征光谱裂分及移动的物理根源,各波矢方向的禁带频率与理论计算相吻合。利用以上的实验及分析结果,我们制作了基于三维木堆型光子晶体的楔形结构,其上下两个表面为两种晶面结构。并证明从该结构正反两方向及以一定的角度入射时,该结构在近红外波段的宽带范围内具有光学非互易传输现象。 Ⅲ.制备了不同周期按一定晶面复合的三维光子晶体,发现带隙展宽现象。并通过等频率面分析,利用结构具有的非互易光传输特性,在理论上设计了一种能实现光单向导通功能的复合周期异质结构。