光子晶体的研究与应用new

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1、万方数据lSSN1009—3044ComputerKnowledgeandTechnology电囊知识与技术V01．5，No．25，September2009，PP．7260—7262E-maihkfyj@ceee．net．cahttp：Hwww．dnzs．net．cnTel：+86—551-56909635690964光子晶体的研究与应用赵珂杰．崔冬萌(贵州大学理学院，贵阳贵州550025)摘要：光予晶体是一种具有光予能带及能隙的新型材料。其特有的性质，使光子晶体具有广阔的应用前景。本文基于固体物理学的基本原理，对光子晶体的理论基础

2、进行了简单介绍，根据其特有结构，对光子晶体的特性做了一定分析，并结合现实需要，综述了光子晶体在光学等方面的应用。关键词：光子晶体；能带：应用中图分类号：TP75文献标识码：A文章编号：1伽19—3044(2009)25-7260-03PhotonicCrystalResearchandApplicationZHAOKe-jie，CUIDong—meng(CoUegeofScience，GuizhouUniversity，Guiyang550025，China)Abstract：Photoniccrystalisanewkindofma

3、terialswithphotonicbandgap．Theiruniquefeatureshaveledtoawiderangeofprospectiveapphcadon．Thispaperbaseonthebasicprinciplesofsolid—statephysics，giveasimpleintroductiononthebasistheoryofPhotoniccrystals．Accordingtoitsuniquestructure，dosomeanalysistothecharacteristicsofphot

4、oniccrystals，andcombinedwiththeactualneedsreviewtheapphcatiominopticsandSOon．Keywords：photoniccrystal；bandgap；applications白20世纪50年代开始，以半导体为代表．具有电子能带结构的微电子材料的发展引发了微电子革命。微电子材料的出现对各领域都产生了革命性的影响，大规模集成电路、计算机、信息高速公路已成为当今社会的重要组成部分，信息产业已成为发展最迅猛的产业。随着集成电路集成度的提高，由于电子的相互作用所造成的一系列技

5、术和物理的限制将不可避免地出现，预计器件的集成度达到0．051xm时，其集成度将达到极限。于是，人们希望用光子代替电子来获取、传播、存储、显示信息。1987年，贝尔通讯研究所Yab]onovitchI-l和美国普林斯顿大学Johnl21在研究如何抑制自发辐射和光子局域特性时分别发现并提出了光子晶体(PhotonieCrystal)的概念．从此加速了人们对光子作为信息载体的研究。一般认为，光子晶体是一种折射率(或介电常数)晕现周期性变化、具有一定光子能带结构的人造晶体，更准确地讲是一种折射率(或介电常数)晕现周期性变化、具有一定光子能带

6、结构的人造结构。组成光子晶体的材料可以是无机材料、金属材料或有机高分子材料。由于光子晶体能够控制和操纵光的传播，而光子具有极快的响应能力、极强的互连能力、极大的存储能力、极高的信息容量．因而光子晶体的出现为光子器件和集成光路的实现提供了依据。因此，有关光子晶体的理论研究和实验制作引起了广泛的兴趣，成为了世界范围内的研究热点之一。1光子晶体的理论与性质1．1光子晶体简介近代微电子学的产生及其应用是建立在对电流的精确控制的基础上的，而这种控制又是通过硅这样的半导体来实现的。实现这种控制依赖于电子禁带现象。电子禁带是一个电子不能占据的狭窄能

7、量带，它阻止电子穿过半导体。当半导体中的电子充满了禁带以下所有可获得的状态而导带中没有电子时。电流就不能形成，因为所有电子都不能迁移。然而，一旦少量的多余电子获得足够的能量而跃迁到禁带之上，就可以在广阔的能量窄间中移动，在电场作用下形成电流，；同样，电子的缺失可以在禁带以下形成带正电的空穴，也可以在电场作用下形成电流。有时，把具有这种现象的材料称之为电子禁带材料或者电子带隙晶体。这一晶体的周期性尺度是电子的德布罗意波长量级。随着相关领域内理论和技术的不断完善．带隙晶体已经不仅仅局限于电子禁带材料，科学家们通过精心设计的结构制成了光子禁

8、带材料，又称光子带隙晶体。简称光子晶体。这一概念最先是由，Yablonoviteh和John在1987年分别独立提出的。光子晶体可以和电子带隙晶体一样，产生所谓禁带现象。这种光子晶体在某一能量范围内不能通过光子或者在晶体