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1、激光全息法制备三维光子晶体的研究进展142真空与低温Vacuum&Cryogenics第16卷第3期2010年9月激光全息法制备三维光子晶体的研究进展姚东,熊玉卿,王济洲(兰州物理研究所,表面工程技术重点实验室,甘肃兰州730000)摘要:三维光子晶体作为一种光子带隙材料,在光学器件,化学生物传感以及信息传输和存储等方面具有广泛的潜在应用价值.激光全息法制备光子晶体具有均匀性好,无缺陷,成本低廉等优点.综述了激光全息法制备三维光子晶体的理论及实验方面的研究进展,并阐述了各种方法的代表性工作以及各自的优缺点.关键词:光子晶体;三维;激光全息技术中图分类号:0436.1文献标识码:
2、A文章编号:1006—7086(2010)03-0142-06DOI:10.3969~.issn.1006—7086.2010.03.004PROGRESSoNFABRICATIoNOFTHREE—D玎ENSIoNALPHoToNICCRYSTALSBYHoLoGRAPⅢCLITHoGRAI.蛋rYYAODong,XIONGYu-qing,WANGJi-zhou(LaboratoryofScienceandTechnologyonSurfaceEngineering,LanzhouInstituteofPhysics,Lanzhou730000,China)Abstract:Three
3、-dimensionalphotoniccrystals,knownasbandgapmaterials,havebroadpotentialapplicationsintheareaofopticaldevices,biochemicalsensors,informationtransmissionandstorage,etc.Holographiclithographycanproducephotoniecrystalswithastrictuniformityanddefect-freestructurebyusingasimplesetupthroughlowcostproce
4、ss.Theoreticalandexperimentalresearchprogressinfabricationofthree—-dimensionalphotoniccrystalsbyholographiclithographymethodwasviewed.Representativeexamplesofeverymethodaregiven,andtheiradvantagesandshortcomingsarcevaluated.KeyWords:photoniccrystals;three-dimension;laserholographiclithography1引言
5、光子晶体的概念提出后,其研究经历了一个从一维【1],二维到三维的过程,并将带隙不断向短波方向推进.相比一维,二维光子晶体仅能产生方向禁带,三维光子晶体能产生全方向的完全禁带,具有更普遍的实用性嘲.应用领域也由光电子器件,集成光路进一步拓展到光电对抗,光学探测,传感等领域.由于三维光子晶体受复杂的几何结构和目前微纳米加工技术的限制,导致其远远落后于低维光子晶体的研究发展.但其独特的特性,吸引了许多科研工作者在该领域的不断探索,从而不断推动着三维光子晶体的发展.自从1991年,Yablonovitch【4】用机械钻孔的方法成功的制成了第一块微波波段具有完全禁带的三维光子晶体以来,许多半导体
6、微加工技术,如电子束刻蚀,反应离子束刻蚀,激光光刻,以及化学气相沉积等被应用于制作光子晶体.1997年,V.Berger等阿首次提出用激光全息技术制作光子晶体,随后激光全息制备技术成为收稿日期:2010-09一l3.作者简介:姚东(1983一),男,山东省兖州市人,博士研究生,从事薄膜技术与物理研究.冯杰等:一种月尘颗粒电荷质量比原位监测方法143研究的热点,受到世界各国专家的重视.与其他方法相比,激光全息技术的优点在于造价低廉,设计灵活,制作简便,同时可以实现大面积的制备.作者综述了激光全息技术制备三维光子晶体的理论与实验方面的研究进展.2理论研究激光全息法实现光子晶体的基本原理是,
7、当几束相干光叠加时相干区域会形成类似晶格结构的干涉图案.理论上已经证明,14种三维布拉菲格子[6,71,甚至具有最大光子禁带的金刚石结构都可以通过四束光的全息干涉实现.牛津大学,剑桥大学,加拿大Toronto大学,德国Karlsruhe大学等研究./J,组用群论理论分析了所需光子禁带结构的光束参数n1,给出了对实验有指导意义的结论.但是由于需要同时调整多条光束,使得这些结论有些并不完全实用,如金刚石结构仅仅是给出了制作参数而没有实际的实验结果.
