仿Morpho蝴蝶鳞翅微纳结构的光学特性研究
Morpho蝴蝶鳞翅上的微纳结构对光产生干涉、衍射等效应，形成典型的结构色现象。本文针对仿Morpho蝴蝶鳞翅微纳结构进行二维建模，结合严格耦合波理论进行光学特性仿真分析，研究了模型结构参数、环境折射率等对光学特性的影响及反射光谱曲线的变化规律。
 Morpho蝴蝶在阳光照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，如图1所示，这种颜色效应是由蝴蝶鳞翅上特殊的微纳结构引起的，是一种典型的结构色，而针对其结构光学机理的研究则是仿生学中的一个重要方向。  Banerjee等人采用高精度非标准时域有限差分法研究Morpho蝴蝶翅膀鳞片的光学特性，并指出它依赖于入射光角度、偏振方向及波长。Vukusic等人也提到Morpho蝴蝶翅膀微纳尺度鳞片结构闪烁着耀眼的蓝色光芒，受此启发，GEGlobalResearch的Potyrailo在NaturePhotonics[4]上发表文章指出，Morpho蝴蝶闪耀着蓝色光芒的机理应与鳞翅微纳结构周围的气氛密切相关，他们还针对蝴蝶鳞翅的气敏性展开研究，并进一步指出，如果仿蝴蝶鳞翅微纳结构的制作工艺获得成功，则必将开启一个新方向，设计制作出能直观读出色度、具有高性能的气体传感器，从而取代当前复杂的传感器阵列，在航空航天、医疗、能源、环保、安全、农业等领域将有广泛的应用前景[5]。与此同时，国内任露泉、韩志武等人[1,6]也针对蝴蝶翅膀结构色的变色机理展开了一系列的理论及试验研究，金魁等人[7]则应用时域有限差分方法结合外延表面技术对 Morpho 蝴蝶翅膀结构的电磁散射特性进行了研究。 ......
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