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1、第32卷第6期光学技术Vol.32No.62006年11月OPTICALTECHNIQUENov.2006文章编号:1002-1582(2006)06-0871-08光子晶体的制备方法及其应用李夏,薛唯,蒋玉蓉,喻志农(北京理工大学信息科学技术学院光电工程系,北京100081)摘要:光子晶体是一种介电常数不同的、其空间呈周期分布的新型光学材料。由于光子晶体具有光子带隙、光子局域和控制光子态密度等特性,所以它具有广阔的应用前景。简述了光子晶体的主要特征,重点介绍了其制备方法、进展以及实际的和潜在的应用。关键词:光子晶体
2、;光子禁带;可调光子晶体;非线性中图分类号:O734文献标识码:ARecentprogressinthefabricationandapplicationofphotoniccrystalsLIXia,XUEWei,JIANGYu-rong,YUZh-inong(DepartmentofPhotoelectronicEngineering,SchoolofInformationScienceandTechnology,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China)Abstract:Photoniccrystalsisanewty
3、peofopticalmaterialwhosedielectricconstantchangesalternatelyfollowingtheco-ordinatesofspace.Ithastremendousapplicationprospectwiththepropertiesofphotonicbandgap,photoniclocalizationandcontrollingphotonicdensityofstate.Themaincharacteristicsofphotoniccrystalsareintroducedbriefly,themethodsoffabric
4、a-tion,therecentprogress,practicalandpotentialapplicationofphotoniccrystalsarerevieweddetailedly.Keywords:photoniccrystal;photonicbandgap;tunablephotoniccrystal;nonlinearity究。作为较成熟的实用化产品之一,光子晶体光纤1引言近年来已得到了广泛的应用。本文介绍了光子晶体20世纪50年代以半导体技术大规模应用为代的基本特性,详述了光子晶体的制备方法及其最新表的微电子革命,把人类带入了一个飞速发展的电进展,展望了它的应用
5、前景。子时代。但随着时代的发展和进步,使得纳米尺度2光子晶体的特性下的电子器件的进一步集成化变得越来越困难,随之产生的巨大能耗对器件运行速度和性能提升的影根据固体物理的理论知识,在电子晶体中,由原响也变得越来越难以克服,由此形成了所谓的电子子排布的晶格结构产生的周期性势场会对其中的运瓶颈的困扰。基于光子运动的光子器件给人们带动电子形成调制。由于原子的布拉格散射,在波矢来了解决问题的希望。与电子相比,光子速度更快空间中和在布里渊区分界面上,能级发生突变而变且几乎没有相互作用。光子晶体这种可以控制光子得不连续,离散能级间的间隙称为电子带隙或禁带。运动的新结构材料的出现有望将这一希望变成
6、现禁带中运动电子不能存在。类似于电子晶体,光子[1][3]实。由于光子晶体在自辐射抑制、波导及集成晶体中由于介电常数的空间周期分布带来的调制作[4]光路等方面的潜在优点,人们期望把它广泛应用用,所以也会形成光波的带状分布,出现不连续的光[5]于未来的光电集成器件,以便生产出更小尺寸、更高子能带,能带的间隙称之为光子禁带(PBG)。禁集成度和更快处理速度的产品。带中对应频率的光波不能被传播。光子晶体是一种介电常数不同的、其空间呈周光子禁带是光子晶体的两个重要特征之一,它[2]期分布的新型光学材料。1987年,由的另一个重要特征是光子局域。当在光子晶体[1][2]Yablonovitch和J
7、ohn分别独立地提出了光子晶中引入适当的杂质或缺陷时,其固有的周期性结构[5]体的概念。1991年,Yablonovitch研究小组在实会遭到破坏,从而可能在光子禁带中出现一个频率验室中制备出了第一个具有完全带隙的光子晶体结极窄的缺陷态,对应此缺陷态频率的光子被严格的构,此后对光子晶体的理论和实验迅速的展开了研限制在该缺陷位置中。采用不同的工艺方法和手段收稿日期:2005-04-15;收到修改稿日期:2005-07-07E
