【摘 要】
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随着纳米制造技术的快速发展,在纳米尺度上实现光调控引起了广泛关注和研究。物质与光在纳米尺度上的相互作用产生的局域以及表面等离激元效应,使得小型化、高效率、可调控的新型光电子器件的设计和制备成为可能。本文采用时域有限差分方法（Finite difference time domain method,FDTD）研究了一维周期微纳结构对光电子器件光学性能的调控作用并分析物理机制,具体工作以及相关结果如下
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随着纳米制造技术的快速发展,在纳米尺度上实现光调控引起了广泛关注和研究。物质与光在纳米尺度上的相互作用产生的局域以及表面等离激元效应,使得小型化、高效率、可调控的新型光电子器件的设计和制备成为可能。本文采用时域有限差分方法（Finite difference time domain method,FDTD）研究了一维周期微纳结构对光电子器件光学性能的调控作用并分析物理机制,具体工作以及相关结果如下:1.研究一维光子晶体对主波导出射光的调控作用。通过对光子晶体纳米梁腔（Photonic crystal nanobeam cavity,PCNC）结构参量的设计优化,PCNC的品质因子可达到7968.54,模体积为0.18（λ/n）~3,主波导透射率减少至4.8%,耦合进PCNC内部的光能量占比为95.2%。2.研究纳米光栅对钙钛矿发光二极管（Perov skite light emitting diodes,P eLED）空间出射光的调控作用。首先利用FDTD研究了三种含有纳米光栅的Pe LED发光特性,如电子传输层中含有介质光栅、金属光栅以及混合光栅（介质和金属）,并依次对光栅周期P、占空比D以及高度H进行参数优化,仿真结果显示含有优化后的纳米光栅Pe LED的波导损耗显著降低,其发光强度相比较平面Pe LED分别提高1.5倍、8倍以及6倍;其次着重分析纳米光栅结构对Pe LED出射光空间分布的调控作用,发现引入介质纳米光栅的Pe LED出射光能量主要集中在±10o,金属纳米光栅的Pe LED出射光能量主要集中在±15o,而混合光栅的Pe LED出射光能量主要分布在±60o;进一步地,当介质和金属光栅的周期在290-400nm的范围内改变时,Pe LED出射光发射角度可实现在5o-70o的范围内连续调控;最后探究偶极子极化取向对引入介质光栅的Pe LED光提取效率的影响,结果发现水平极化光源下的光提取效率可达到38%,垂直极化光源下的光提取效率仅为4%。
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