光子晶体的应用与研究
光子晶体的研究及其应用
光子晶体的研究及其应用光子晶体是指空间微结构周期性排列形成的光子带隙材料，这种材料具有特殊的光学性质。
光子带隙是指在一定频率范围内光子无法通过材料的性质，也即晶体对该频率的光波进行反射或吸收。
这种特殊性质让光子晶体成为一种重要的光学材料，在传感、通信、光学器件等领域具有广泛的应用前景。
一、光子晶体的发现光子晶体的研究起源于19世纪的布拉格散射现象。
20世纪80年代，在半导体技术的基础上，研究人员开始尝试制备光学晶体。
1992年，来自日本冈山大学的研究人员首次报道了用二氧化硅微球制备的三维光子晶体，引起了学术界的广泛关注。
此后，光子晶体研究迅速发展，不断涌现出各种新型材料和制备方法。
二、光子晶体的制备方法目前，光子晶体的制备方法主要包括自组装法、光刻法、原子层沉积法等多种方式。
其中，自组装法是其中最为常用的方法之一。
通过自组装技术，在介孔材料中添加有机分子和水，利用溶剂挥发和多种相互作用力的复合效应，可制备出具有周期性结构的光子晶体。
三、光子晶体的应用光子晶体的应用非常广泛，包括传感、通信、光学器件等多个领域。
1. 传感：光子晶体在传感领域的应用主要体现在生化传感和环境监测。
利用气敏材料、生物分子等将较小的变化转化为对光子晶体的微观结构和大小的影响，从而实现对较小物理量的测量和监测。
例如，利用光子晶体制备的生物芯片可实现对一系列生物分子的灵敏检测，具有在诊断和治疗等方面的广泛应用前景。
2. 通信：在通信领域，光子晶体可以作为光学滤波器来实现光信号的选择和放大，并可用于光纤通信系统、微波光子学等多种场合。
例如，利用光子晶体制备的微腔可实现高质量光学微腔，可在通信系统中用于调制、开关、振荡等多种操作。
3. 光学器件：最新的研究表明，在光学器件中，光子晶体可被应用于光电子集成领域，使光电器件变得更加紧凑和高效。
例如，利用纳米级光子晶体制备的激光器，可实现更高的输出功率和较低的阈值电流。
据估计，这些性能优良的光学器件未来可能取代现有的微电子器件，成为下一代高速处理和信息传输系统的核心。
光子晶体的新技术与应用
光子晶体的新技术与应用光子晶体，是由周期性介质微结构组成的一种新型光学材料，具有与半导体等材料类似的带隙结构。
它可以通过控制光的传播方式和频率以实现很多光学效应。
近年来，随着光子晶体的不断发展和研究，它已成为一个引人注目的新型材料，并在许多领域中得到了广泛的应用。
下面就让我们来一探光子晶体的新技术与应用。
一、光子晶体的制备技术目前，制备光子晶体主要有三种方法，分别是自组装法、光束干涉法和离子注入法。
自组装法是将介质微珠均匀地分散在溶液中，再利用自组装原理使其自组装成为光子晶体。
光束干涉法是在介质中打入两束激光，由于相位差的存在，使得在交点处形成周期性微结构。
离子注入法是将离子注入到介质中，形成一个高折射率区和低折射率区交替分布的结构。
这三种方法各有优缺点，且制备过程也非常复杂，需要较强的技术支持。
但是，光子晶体的制备技术的不断进步，将为其在各个领域中的应用提供更多的可能。
二、光子晶体在传感领域的应用由于光子晶体的带隙结构具有高度选择性，敏感度高等特点，因此在传感领域中有较大的应用潜力。
其主要应用在生化传感、环境监测等领域。
例如，在生化传感方面，利用光子晶体芯片可以检测出非常小的生化分子，从而实现对生物离子浓度、蛋白质浓度等的检测；在环境监测方面，可以通过光子晶体芯片来检测空气中的污染物，如NO2、SO2等。
三、光子晶体在光学器件领域的应用光子晶体的带隙结构可以控制光的传输，利用这种特性可以制作出各种光学器件。
例如，将光子晶体用作波导可用于光信号的传输；将光子晶体用作滤波器可以实现对特定波长光的选择性传输；将光子晶体用作分束器可以实现对入射光的不同方向进行分布。
而光子晶体激光器也是其中的一个热点研究领域。
此类激光器是利用光子晶体的带隙结构和材料本身的非线性效应，使光的传输方式得到控制从而产生激光辐射。
随着光子晶体的制备技术和性能的不断提升，光子晶体激光器的发展前景将会更加广泛，并将在各个领域中得到更多的应用。
光子晶体的研究与应用前景
光子晶体的研究与应用前景光子晶体是一种具有周期性空间结构的材料，其具有类似于晶体的光学性质。
自从上世纪九十年代以来，光子晶体研究领域得到了快速发展，成为了材料科学和光学领域的热门话题之一。
该材料的特殊性质和极大的应用前景使其备受关注，吸引了众多科学家的研究兴趣。
一、光子晶体的基本概念光子晶体是指一种具有空间周期性结构的材料，包括平面光子晶体、柱型光子晶体、球形光子晶体等。
它具有类似于晶体的光学性质，可以实现光子禁闭和光子导波等特殊的光学效应。
其禁带宽度大、传递效率高、波长调控范围广、可控性强、行波速度慢等优点使其在信息处理、光通信、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
二、光子晶体的制备方法目前，制备光子晶体的方法主要包括凝胶法、立体光刻法、自组装法等。
其中，自组装法是一种比较常用的方法。
它利用不同形状、大小的微粒子在水中的相互作用和堆积形成微结构，通过控制这些微结构的空间排列方式来实现制备光子晶体的目的。
三、光子晶体的应用前景1.信息处理光子晶体的特殊光学性质使其在信息处理方面有着广泛的应用前景。
光子晶体具有较高的光子禁截宽度，可以实现光子带隙滤波器、光子晶体波导等传输光信号的器件，还可以用于制备光子晶体慢光元器件，可以实现光信息的存储、转换、传输等操作。
2.光通信光子晶体波导具有宽的带隙、低的传输损耗和高的光束度，可以实现高速、高效、低耗的光通信，为未来的光通信技术发展提供了良好的基础。
3.生物医学光子晶体具有结构可控性、成分可调性和生物相容性等特点，可以制备出高灵敏度、高分辨率的生物传感器和生物成像仪器。
光子晶体还可以用于药物控释和生物尝试方面，用于治疗癌症、糖尿病等疾病，为生物医学技术的发展提供了新的途径。
四、光子晶体研究的展望随着制备技术的发展和科学家们对光子晶体特性的深入研究，光子晶体材料的应用前景会更加广泛。
未来，科学家们将致力于提高光子晶体的制备技术和性能，开发新的光子晶体材料，并应用到更多领域，比如太阳能电池、光催化等领域。
新型光子晶体的研究与应用
新型光子晶体的研究与应用随着科技的进步，人们对于光子晶体的研究也越来越深入。
光子晶体是一种具有高度应用前景的新型材料，并且在光学领域具有广泛的应用。
本文将介绍新型光子晶体的研究与应用。
一、光子晶体的概述光子晶体是一种具有周期性介质常数分布的光学结构，它的物理性质与晶体的周期性结构十分相似，所以称之为光子晶体。
光子晶体的基元通常是具有高折射率和低折射率的介质交替堆积而成，它的周期长度约为光波长的几倍至几十倍，这种结构存在着光子带隙现象，可以对不同波长的光进行调控，从而实现光的控制和操纵。
二、新型光子晶体的研究近年来，研究人员不断提出新型光子晶体的结构和制备方法。
例如，在二维空间中采用正方形、六边形、七边形等不规则的布局，来制备不同的光子晶体结构。
此外，还有一些研究团队尝试采用生物大分子作为基元结构，制备具有可自组装、反应可逆性等新特性的光子晶体。
有趣的是，研究人员还尝试将光子晶体与其他材料相结合，制备出新型的“光子超材料”。
这些材料通过控制介电常数分布，实现对电磁波的超常传输、反射、吸收和聚焦等功能。
这种光子超材料不仅可以应用于光学、电子和通信等领域，也可以被运用在能源、光伏和传感等新兴领域。
三、新型光子晶体的应用在光学领域，光子晶体可以被用于光学滤波、光学分束、微纳抗反射涂层等方面。
举个例子，某些光子晶体结构可以用于光学传感器，通过引入探测物质来改变介电常数分布，产生不同的反射光谱，从而实现对目标物的检测。
此外，光子晶体在光学通信领域也具有潜在应用。
其中一个重要的应用是制备光子晶体光纤，该光纤可以用于增强通信信号的传输距离和带宽。
而采用光子晶体材料的光发射和激发器件也被广泛研究和应用于实用的激光系统、光学计算、光学制造等领域。
结语总之，新型光子晶体的研究与应用已经成为科研人员的热点，具有广泛的前景和潜力。
我们期待未来，在光子晶体学领域得到更多的研究成果。
光子晶体技术在生物医学工程中的应用研究
光子晶体技术在生物医学工程中的应用研究生物医学工程是一门涉及生物、医学和工程学科的交叉学科，新技术的引入和发展为生物医学领域探索开辟了新的领域。
光子晶体是一种由定向排列的微小颗粒或结构所组成的周期性介质，具有壁反射和禁带效应等光学特性，近年来被广泛应用于生物医学工程领域，其中应用最广的是光子晶体生物传感器、光子晶体药物传递系统以及光子晶体仿生材料等方面。
1. 光子晶体生物传感器光子晶体生物传感器是利用光子晶体的特殊结构及其禁带效应，通过观察其光学特性的变化实现生物分子的检测。
该技术具有高度灵敏性、迅速性和可重复性等优点，可以用于检测蛋白质、DNA、RNA、细胞和微生物等。
举例来说，利用光子晶体技术可以快速检测空气中含有的细菌，通过制作一种纳米级别的光子晶体传感器，其表面淀积着一层特殊的材料，可以引起特定的生物分子与晶体相互作用，使晶体光学特性发生变化。
通过光学信号的检测和分析，结合专业的算法模型和数据处理程序，可以识别和量化目标物质的存在程度和种类。
2. 光子晶体药物传递系统光子晶体药物传递系统是通过光子晶体结构和化学反应来促进药物释放和传递。
光子晶体可作为一种多孔结构样品，其中含有许多小孔，药物可以嵌入这些孔中，通过利用光刺激来激活化合物使得药物释放出来。
例如，一些新型光子晶体药物传递系统可以使用可见光和红外光来刺激药物的释放，从而实现药物的定向控制的释放，有效提高药物的疗效同时减少药物的副作用。
3. 光子晶体仿生材料光子晶体也可以被用来合成仿生材料，应用于医学领域中。
例如，通过光子晶体自组装形成的超级结构，可以用来制备新型的生物材料。
利用光子晶体材料的禁带效应，在不同的波长范围内会发生反射和透射，形成独特的光学效应，使这些材料可以在不同的光波长下发挥不同的性能。
光子晶体仿生材料可以用于制备高效率的人工骨骼和生物传感器、可再生的心肌组织和人工毛细血管等生物材料。
同时这样的仿生材料还能够用于制备新型的光学传感器，应用于细胞、生物医学学分析、医学影像等多种领域。
光子晶体光纤传感技术研究及其应用
光子晶体光纤传感技术研究及其应用光子晶体光纤传感技术是一种新的传感技术，近年来得到了广泛的应用和研究。
该技术利用特殊的“光子晶体”结构，将光纤中的光束束缚在其中，使得光纤在传输光信号的同时，还能够实现高灵敏度、快速响应、高精度、高速度、远距离等优点，极大地提高了传感器的性能和应用范围。
本文将详细介绍光子晶体光纤传感技术的原理、性能和应用，以期引起广大读者的关注和研究。
一、光子晶体光纤传感技术的原理光子晶体光纤是一种具有周期性折射率分布的光纤，其折射率呈现出周期性变化。
这种变化使得光子晶体光纤能够将光束束缚在晶体中，从而产生共振效应。
光谱传输及调制、耦合、消光、波导、微操纵、分波器、波长选择性过滤等功能性能极强。
光子晶体光纤传感技术的原理是通过光子晶体结构对光场的调制实现对物理量的测量和控制。
根据传感器中被测量物理量的不同，可以设计不同的光子晶体结构和传感器方案。
例如，利用微纳加工技术，在光子晶体光纤中制造微小的缺陷，可以实现对温度、压力、湿度、光强度等参数的测量。
利用光纤连接器、光栅反射器等元器件，可以实现对光信号的调制和传输。
通过光纤尺寸、光纤材料的选择和光子晶体结构的调制等手段，可以实现对传感器性能的优化和提升。
二、光子晶体光纤传感技术的性能光子晶体光纤传感技术具有以下几个优点：1. 高灵敏度光子晶体光纤传感技术利用光子晶体结构束缚光束，使得光的传输与物理量的变化产生共振，从而提高了光信号的灵敏度。
传统的光纤传感技术只能通过光强的变化来检测被测物理量的变化，灵敏度有限。
而光子晶体光纤传感技术不仅可以探测光强的变化，还能够探测光场的相位、振幅等信息，灵敏度更高。
2. 快速响应光子晶体光纤传感技术利用光子晶体光纤中的高灵敏度共振效应，能够快速响应被测量的变化。
与传统的光纤传感技术相比，光子晶体光纤传感技术响应时间更短、反应更迅速。
3. 高精度光子晶体光纤传感技术可以利用微纳加工技术精确制造光子晶体结构，实现高精度传感器的制造。
光子晶体光学性质及应用研究
光子晶体光学性质及应用研究光子晶体是一种周期性的光学介质，它能够控制光的传播和电磁波的频率。
因此，它被广泛应用于光子学、奈米技术和量子物理学等领域。
本文将探讨光子晶体的光学性质及其应用研究。
一、光子晶体的结构光子晶体又称为光子晶体体系，它是一种三维的微结构，由两种或多种折射率不同的材料交错排列而成。
其周期性的结构可与X射线衍射图谱相容，这使得光子晶体结构更加稳定。
光子晶体的周期性结构可被描述为一个具有周期性类型的反射格子。
当光子进入晶体时，光子会受到结构的限制而无法传播，因此，光子晶体被称为光子带隙材料。
光子晶体的带隙材料限制了光子在晶体中的传播，并阻碍了将光子从材料中释放出来。
二、光子晶体的光学性质1. 带隙结构带隙结构是光子晶体最重要的光学性质之一。
当光子晶体的周期性结构与光子波长相当时，晶体的折射率会变化，光子波长会被阻碍，因此，光子波长不能穿过晶体。
这种阻碍被称为带隙。
光子晶体的带隙结构比普通晶体的带隙结构更加独特。
2. 带隙的调节带隙可以通过改变光子晶体的结构而调节。
调节可以通过改变晶体的格子常数、导入分子缺陷或添加金属粒子等方式实现。
3. 光效应光子晶体可表现出一些特殊的光效应，例如衍射、散射、透射和吸收。
这些光效应可用于制造新型的传感器、光学滤波器和光学开关等。
三、光子晶体的应用1. 光学控制器件光子晶体可制造出一些特殊的光学控制器件，例如光学调制器、光学滤波器、光谱成像器和光波导器等，这些控制器件在光通信和光计算等领域有广泛的应用。
2. 光子学传感器光子晶体中的局部折射率变化可用于制造高灵敏度的光子学传感器。
光子学传感器可在生物医学、环境监测和工业制造等领域中有很多应用。
3. 太阳能电池光子晶体中的带隙结构可用于制造太阳能电池。
由于光子晶体的带隙特性，它能够有效地增强太阳电池的光吸收效果，从而提高太阳电池的转换效率。
四、结论光子晶体是一种光学介质，它具有周期性的结构和调节带隙的能力。
光子晶体光学的研究及应用
光子晶体光学的研究及应用光子晶体光学是一门以光学为基础的研究学科，它围绕着光子晶体的结构和性质展开。
光子晶体是一种由周期性的介电常数或电导率分布组成的结构，其晶格常数和介质常数的尺度与光波长相当。
通过控制光子晶体的结构和形态，可以实现对光的传输、反射和折射的控制，进而实现一系列的光学应用。
在光子晶体光学研究领域，光子晶体的制备技术是其中一个重要的研究方向。
这种技术涉及多种材料的制备和处理，包括有机材料、无机材料、聚合物、硅等。
通过现代制备技术的发展，研究者们已经可以制备出复杂的光子晶体结构，并控制其光学性质。
光子晶体的应用范围非常广泛，涵盖了光通信、生物医学、传感器、光学计算等领域。
以下几个方面可以进一步说明光子晶体光学的研究和应用意义。
1. 光通信：在传统的光通信中，采用的是光纤传输的方式，传输距离较远时，会带来信号衰减和传输损耗的问题。
而光子晶体在光通信中的应用，可以实现光的引导和传输的控制以及干涉，从而解决了信号衰减和传输损耗的问题。
此外，光子晶体还可以实现光的集成和多通道选择，因此被广泛用于光通信设备的研究和制备。
2. 生物医学应用：生物医学中常用光子晶体作为生物传感器。
通过固定生物分子和光散射或反射的方式，可以检测到生物分子的存在和浓度，从而实现快速检测和诊断。
另外，光子晶体还可以应用于生物成像和治疗。
通过利用光子晶体的穿透和反射性质，可以实现高分辨率的生物成像，同时也可以实现精密的光学治疗。
3. 光学计算：光子晶体可以用于光学计算器的研究和制备。
光子晶体的结构可以被视为是一个微型的光学元件阵列，通过制备不同的结构和形态，可以实现不同的光学特性。
因此，光子晶体可以被用作光学计算元件，应用于光学计算、光学逻辑和数据存储等领域。
总之，光子晶体光学的研究和应用，涵盖了科学、工程、医学和生物等多个领域。
在未来的发展中，随着制备技术和性能的不断提高，光子晶体光学将会得到更广泛的应用和发展。
光子晶体研究及其应用
光子晶体研究及其应用光子晶体是一种周期性介质，在空间上呈现出有序的几何结构，它可以控制光线的传播。
在近年来，光子晶体引起了很大的关注，因为它在光学器件中具有广泛的应用，例如：激光器、光电子器件、传感器和光学通信等领域。
一、光子晶体的研究历史与现状光子晶体概念自从1987年以来由英国牛津大学的尤里·坦普尔和格奥尔格·韦克曼提出，随着材料科学和光学技术的发展，光子晶体的研究不断取得了新突破和发展。
1989年，美国华盛顿大学的理查德·范多默伦等人在实验中首次制造出了光子晶体，表明了光子晶体在光学器件制造领域中的巨大潜力。
此后，众多科学家与研究人员相继开展了有关光子晶体的相关研究，并将它们应用到了各种光电子器件中。
二、光子晶体的性质和应用光子晶体具有两个主要特点：光子带隙和光子反常散射。
其中，光子带隙是指在特定波长范围内，光子无法通过光子晶体传播，这种特性使其在制造光学滤波器、光纤和激光器等领域中应用广泛。
光子晶体的另一项重要特性是光子反常散射。
相比传统的材料，光子晶体中的散射更加地强烈和扩散，这是因为光子晶体中的介电常数具有可调性，散射率因此被调控。
这种性质可以被利用来构建新颖的光学器件，例如光子晶体波导和光子晶体放大器，这些器件能够在新兴的纳米和微尺度光学器件中发挥关键作用。
除了在微型光学器件中的应用，光子晶体在光学成像、传感领域也有广泛的应用。
基于光子晶体的衍射成像技术，科学家可以通过光学显微镜直接观察到生物细胞的内部，掌握更详细的结构信息。
同时，光子晶体也被应用于传感器的研究中，利用其微细结构调节光学信号的特性，提高传感器的灵敏度。
三、光子晶体未来的发展前景随着光学技术的不断创新和完善，对新型材料和器件的研究需求也在加强。
在这样的推动下，光子晶体作为一种优良的周期性介质材料，具有着巨大的发展潜力。
未来，光子晶体的应用可以进一步拓展到可穿戴设备、量子计算、生物医学等领域，应用场景将变得更广泛更细化。
光子晶体材料的研究进展及其应用前景
光子晶体材料的研究进展及其应用前景随着科学技术的不断进步，人类在材料领域的研究也逐渐深入。
其中，光子晶体材料作为一种前沿材料，受到越来越多的关注和研究。
本文将从定义、研究进展和应用前景三个方面介绍光子晶体材料。
一、定义光子晶体材料是一种新型晶体材料，具有周期性的光学性质，与普通石墨烯等材料不同，它是一种具有光学结构的材料。
所谓光学结构，是指物质的微小结构排列形成的一种如同棋盘格一样的结构，这种结构可以限定光的传播方向和波长范围。
二、研究进展1. 光子晶体材料的制备技术不断提高光子晶体材料的制备技术主要包括自组装、浸渍、拉伸、方法等多种方法。
近年来，制备技术不断提高，材料的质量和稳定性也得到了不断提高。
2. 光子晶体材料的性质研究逐渐深入在光子晶体材料的制备基础上，人们开始对其性质进行深入研究。
例如光子晶体材料的透过光谱、反射谱和色散曲线等性质都成为了研究对象。
通过对这些性质的研究，人们可以了解材料的光学性质，并进一步研究材料的应用前景。
3. 光子晶体材料的应用领域不断扩展光子晶体材料可以应用于电子领域、化学领域、材料研究领域等多个领域，其应用前景越来越广阔。
例如可以应用于储能器件、传感器、太阳能电池等领域。
三、应用前景1. 储能器件光子晶体材料具有高禁带宽度和低折射率等性质，与常规储能材料相比，其储能能力和稳定性得到了良好提升。
因此，光子晶体材料被广泛应用于储能器件领域。
2. 传感器光子晶体材料具有高灵敏度和选择性等性质，这使得光子晶体材料可以应用于传感器领域。
例如可以应用于气体、水质、温度传感等领域，使得传感器的快速响应和灵敏度得到了良好提高。
3. 太阳能电池光子晶体材料可以制备成具有不同孔径和结构的二维和三维结构，这使得其可以作为高效太阳能电池的构建单元。
例如可以制备成具有周期性微纳结构的薄膜，该薄膜具有较高的吸收率和低反射率，因此被广泛应用于太阳能电池领域。
综上所述，光子晶体材料作为一种新型晶体材料，具有众多优良的性质，并且在应用领域上具有广泛的发展前景。
光子晶体技术的研究进展与应用前景
光子晶体技术的研究进展与应用前景光子晶体是指在纳米尺度的范围内，通过控制材料的晶格结构使得电磁波的传输特性发生改变的一种新型材料。
随着纳米技术的不断发展和进步，光子晶体技术也在不断地被研究和应用。
其应用领域包括光电子学、光信息处理、基础研究等众多领域，其前景非常广阔。
一、光子晶体的基本原理光子晶体是由空气或其他物质的等间距排列的球形或柱形结构组成。
其特点是具有周期性结构，制备时要求每个元部件的大小和位置要满足一定的限制。
在光子晶体中，当光子的波长和晶格常数具有相同的数量级时，发生Bragg衍射。
由于光子晶体的等间距排列结构和Bragg衍射的原理，使得其具有优异的光学性能。
因此，光子晶体被应用在许多领域中，如光电子材料、光信息处理、生物医学等领域。
二、光子晶体的应用1.光子晶体的应用于太阳能电池光子晶体能够有效地控制光子的传输，这使其成为一个理想的材料用来提高太阳能电池的效率。
通过将光子晶体嵌入到太阳能电池中，可以增强太阳能电池的吸收效率，提高太阳能电池的转换效率。
事实上，研究发现，将光子晶体嵌入到太阳能电池中，其转换效率可以提高约30%。
因此，光子晶体在太阳能电池中的应用是非常有前途的。
2. 光子晶体的应用于生物医学光子晶体能够通过改变光子的波长，来识别某种特定的生物大分子，例如蛋白质和DNA等。
这一特点使得光子晶体在生物医学领域中的应用具有很大的潜力。
例如，可以使用光子晶体来制备高灵敏的生物传感器，以检测某种特定的生物分子。
此外，光子晶体还可以用于制备药物传输系统，以实现精准治疗。
由于其在生物医学领域的广泛应用，光子晶体技术已经逐渐成为了当今生物医学领域的热门研究课题。
3.光子晶体的应用于光纤通信光子晶体能够通过调整光子的传输效应来控制光纤中的波导，并且能够使波导具有更好的光学性能。
这使光子晶体成为一种理想的材料，用于光纤通信中的波导制备。
实际上，光子晶体在现代光纤通信网络中已经开始得到广泛的应用。
光子晶体的研究与应用
光子晶体的研究与应用光子晶体是一种微结构材料，具有类似于晶体的周期性结构，但是不是由原子或者分子组成，而是由光子晶胶体颗粒组成。
光子晶体在光子学、化学、物理、材料科学等领域得到了广泛的应用，例如，在能源、传感、信息处理、生物医学等领域都有着很好的应用前景。
一. 光子晶体的制备实验中通常采用的制备光子晶体的方法有：自组装法、电沉积法、光刻法等。
1.自组装法这种方法通常使用胶体晶球作为模板，通过溶液挥发或者热处理等方式使其形成光子晶体。
其中最常见的是球形非晶胶体晶球模板的法。
这种方法不仅能够制备不同大小、形状的光子晶体，而且可以使得光子晶体具有良好的结构、周期性和层次性。
2.电沉积法这种方法是利用高温与化学反应的原理，将规定形状的金属纳米颗粒水化合物电解沉积在电极上，从而构造出光子晶体。
这种方法制备的光子晶体不仅结构完整，而且具有良好的光谱性能和多样化的形态。
3.光刻法这种方法主要是在硅素晶体的表面上使用类似于摄影的技术，在可见光和紫外线的照射下使得硅片发生化学反应形成光子晶体。
最主要的优点是可以制备出复杂的几何形态的光子晶体，并且可以通过改变所使用的物质以及优化制备工艺来得到更好的特性。
二. 光子晶体的应用在一些领域中，光子晶体的应用已经具有了丰富多彩的形式。
下面将从绿色能源、传感、光变材料及生物医学四个方面来分述。
1.绿色能源光子晶体有着一些特殊的物理性质，例如光子晶胶体颗粒之间的纳米光学场相互作用可以引起光学透射波长的变化。
光子晶体通过其光电性质协同作用，开发了太阳能电池、能谱光源等领域。
例如，人们可以通过制备某些特定的光子晶体，使得其在光谱范围内具有较好的反光特性，可以提高太阳能转换并使其效率更高。
2.传感光子晶体在光学传感器上应用的研究日益深入。
光子晶体材料运用其光学特性提高传感器的灵敏度和响应速度，实现了对多种物质、直线运动方向等多因素的探测。
例如，对于细胞的定位、动力学探测以及化学性质的判断，可以通过制备出相应的质感光子晶体来完成，从而获得更加精准的信息和控制。
光子晶体：操控光的奇异材料
光子晶体：操控光的奇异材料光子晶体是一种具有周期性结构的材料，它能够有效地操控光的传播和特性。
光子晶体的研究和应用在光学领域具有重要的意义，不仅为我们深入理解光的行为提供了新的途径，还为光通信、光电子学等领域的发展带来了巨大的潜力。
一、光子晶体的基本原理光子晶体的基本原理是利用材料内部的周期性结构来调控光的传播。
光子晶体的周期性结构可以通过周期性的折射率分布来实现，这种分布可以通过控制材料的组成、形状和尺寸等参数来实现。
当光传播到光子晶体中时，由于周期性结构的存在，光子晶体会对光进行衍射和干涉，从而产生一系列特殊的光学效应。
二、光子晶体的特性光子晶体具有许多独特的特性，使其成为一种重要的光学材料。
首先，光子晶体可以实现光的完全禁带，即在某个频率范围内，光无法在光子晶体中传播。
这种禁带效应可以用来制备光学滤波器、光学隔离器等器件。
其次，光子晶体还可以实现光的反射、透射和散射等效应，这些效应可以用来制备光学镜子、光学波导等器件。
此外，光子晶体还具有色散调控、非线性光学效应等特性，这些特性为光子晶体的应用提供了更多的可能性。
三、光子晶体的制备方法目前，光子晶体的制备方法主要包括自组装法、光刻法和纳米加工法等。
自组装法是一种简单而有效的制备方法，通过控制溶液中颗粒的浓度和pH值等参数，可以使颗粒自发地排列成周期性结构。
光刻法是一种常用的微纳加工技术，通过光刻胶和光刻机等设备，可以将期望的结构图案转移到材料表面上。
纳米加工法是一种利用纳米级别的工具和技术来制备光子晶体的方法，如电子束曝光、离子束曝光等。
四、光子晶体的应用领域光子晶体的研究和应用涉及到多个领域，包括光通信、光电子学、光传感、光催化等。
在光通信领域，光子晶体可以用来制备高效的光纤耦合器、光开关等器件，提高光通信系统的传输效率和容量。
在光电子学领域，光子晶体可以用来制备高效的太阳能电池、光电探测器等器件，提高光电转换效率。
在光传感领域，光子晶体可以用来制备高灵敏度的光传感器、生物传感器等器件，实现对光、电磁波和生物分子等的高精度检测。
光子晶体光纤的制备与应用研究
光子晶体光纤的制备与应用研究光子晶体光纤的制备主要分为两种方法：传统方法和新型方法。
传统方法是将光子晶体纳米颗粒混入熔融的硅酸盐玻璃中，通过拉伸和制作纤芯来制备光纤。
新型方法则是通过叠加不同颜色的光子晶体微球堆积来制作纤芯。
这些方法制备的光子晶体光纤具有高透明度、低损耗、高灵敏度和宽带宽等优点。
光子晶体光纤的应用研究主要集中在通信、传感和激光技术等领域。
在通信方面，光子晶体光纤可以提供更高的带宽和更低的损耗，可以用于长距离传输和高速数据传输。
在传感方面，光子晶体光纤具有较好的灵敏度和可调谐性，可以用于气体、液体和生物传感。
在激光技术方面，光子晶体光纤可以用作激光波导器件，用于光子晶体激光器和光纤拉曼激光器等的输出波导。
光子晶体光纤的研究还包括光纤传输特性和光纤结构改进等方面。
光子晶体光纤的光传输特性主要通过调整光子晶体光纤的纤芯结构和纤芯材料来实现，以改变纤芯的折射率和色散特性。
光纤结构改进主要通过改变纤芯的孔径和填充材料来实现，以提高光子晶体光纤的性能和应用范围。
光子晶体光纤的应用前景广阔。
随着信息技术的发展和需求的增加，对光纤通信和数据传输的需求也越来越大。
光子晶体光纤由于其独特的光学和物理特性，可以满足高带宽和低损耗的需求，因此在通信领域具有广阔的应用前景。
同时，光子晶体光纤在传感和激光技术领域也有很大的应用潜力，可以用于生命科学、环境监测和材料研究等方面。
总之，光子晶体光纤的制备与应用研究是一项具有重要意义的研究领域。
通过对光子晶体光纤的制备方法和应用特性的研究，可以推动光子晶体光纤在通信、传感和激光技术等领域的广泛应用，为信息技术的发展和创新做出贡献。
光子晶体传感器的研究与应用
光子晶体传感器的研究与应用光子晶体是一种由周期性结构的介质构成的材料，具有独特的光学特性。
近年来，光子晶体传感器因其高灵敏度、高选择性、快速响应和低成本等优点而备受关注。
本文将从光子晶体传感器的基本原理、制备方法及其在不同应用领域中的具体应用方面展开探讨。
一、光子晶体传感器的基本原理光子晶体中的周期性结构可以形成能带隙，使得光子在特定波长范围内不能传播。
当光子晶体与外界环境发生微小变化时，其光学特性会相应地改变，从而导致光的波长或强度发生变化。
这种变化可以通过光谱检测或其他光学探测方法来进行测量，因此光子晶体可以作为传感器。
具体来说，光子晶体传感器通常采用周期性改变的介质结构构成，包括正交晶格、三角晶格、方晶格等，其周期通常在纳米或微米级别。
当光子进入光子晶体时，会被周期性结构所限制，从而形成能带隙。
当环境参数发生微小变化时，比如介电常数、屈光性、折射率等，会导致能带隙的频率或范围发生变化，进而影响传感器输出的光信号，通过测量光信号的变化可以获得环境参数的信息。
二、光子晶体传感器的制备方法目前光子晶体传感器的制备方法主要包括模板法、自组装法、直接写入法等。
模板法是通过载体制备周期性结构，然后在结构上覆盖材料形成光子晶体。
模板可以使用白金刚石、氧化铝等硬质材料，先制备出具有周期性结构的模板，然后将模板表面覆盖一层材料，使其成为光子晶体。
该方法制备的光子晶体传感器质量较高，具有高度复制性和稳定性，但制备过程比较复杂。
自组装法是一种简单的制备方法，通常涉及两个步骤：第一步是通过自组装相互作用形成周期性结构，第二步是使用沉积技术将介质填充在周期性结构中，形成光子晶体。
自组装法制备的光子晶体传感器具有较高的制备效率和可扩展性，但精度有待提高。
直接写入法是将介质以光纤等载体上，利用光束来直接控制介质内部的结构形成周期性结构。
该方法具有自动化程度高、成本低等优点，但制备的光子晶体传感器质量和性能还有待提高。
三、光子晶体传感器在不同应用领域中的应用1.生物传感光子晶体传感器在生物医学领域中被广泛应用。
基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术研究与应用
基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术研究与应用光子晶体，作为一种具有周期性结构的材料，拥有许多独特的光学性质，因此在光学器件、光学传感器以及光学信息存储等领域有着广泛的应用前景。
而基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术，作为一种高效、精确的制备方法，在光子晶体的研究与应用中扮演着重要的角色。
本文将从光刻机技术的原理和优势出发，探讨基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术的研究进展和应用潜力。
一、光刻机技术的原理与优势光刻机是一种重要的微纳米加工工具，其基本原理是利用光学和化学相结合的方法，在物质表面形成光刻胶图案，然后通过光刻胶图案的传递和转移，来实现对物质表面的精确加工。
相比传统的机械刻蚀方法，光刻机技术具有以下几个优势：1. 高分辨率：光刻机采用了高功率紫外激光作为曝光光源，可以实现亚微米甚至更小尺度的加工分辨率，适用于微纳米尺度的器件加工；2. 高精度：光刻机经过精确的光学系统设计和优化，可以实现微米级别的对位精度，使得加工的微纳米结构具有高度一致性和稳定性；3. 高效性：光刻机具备自动化加工功能，能够实现批量生产，大幅提高加工效率和工作效益；4. 灵活性：光刻机的加工过程可以根据不同需求进行调整和优化，可加工多种材料、多种形状和尺寸的结构。
二、基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术研究进展基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术在过去几十年中得到了长足的发展，并取得了许多重要的研究进展。
下面将分别从材料选择、图案设计和加工工艺优化等方面介绍其中的研究进展：1. 材料选择：光子晶体的制备离不开合适的材料选择。
基于光刻机的微纳米光子晶体制备技术中常用的材料包括有机聚合物和无机材料。
有机聚合物具有良好的可加工性和适应性，可以通过控制制备条件制备出多种形状和尺寸的光子晶体结构；而无机材料如二氧化硅、氮化硅等则具有更高的热稳定性和光学性能，适用于高温环境和光学器件的应用。
2. 图案设计：图案设计是制备光子晶体的关键步骤之一。
光在光子晶体中的传播特性及应用研究
光在光子晶体中的传播特性及应用研究引言光是一种电磁波，在很多科学领域中都具有重要的应用价值。
光子晶体是一种具有周期性结构的材料，可以有效地控制光的传播特性。
本文将探讨光在光子晶体中的传播特性以及相关的实验研究。
一、光子晶体的定义与特性1. 光子晶体的定义光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其周期性结构与晶体类似，但其单位结构是光学尺寸尺度的。
光子晶体具有光子能带结构，可以通过调节结构参数来控制光的传播特性。
2. 光子晶体的特性光子晶体具有以下特性：（1）光子禁带：光子禁带是指在光子晶体中某些频率范围内，光无法传播。
这是由于光在光子晶体中发生了布里渊散射，使得能量无法传递到下一个晶格位置。
（2）光子晶体色散：光子晶体中的光的色散性质与传统材料有所不同。
光子晶体中的光可以具有负色散性质，即频率随波矢增大而减小，或具有正色散性质，即频率随波矢增大而增大。
二、光在光子晶体中的传播特性1. 光传输模型光子晶体中的光可以通过两种方式传播：光子晶体的空穴、等离子体波。
（1）空穴模式：在光子禁带中，光无法沿着传统的光线传播，但可以通过空穴传播。
空穴模式是一种介于禁带和能带之间的传播模式，在光子晶体中垂直于周期性结构传播。
（2）等离子体波模式：等离子体波是一种在光子晶体表面传播的模式，其与光子晶体禁带中的模式相耦合，可以在光子晶体边界上产生表面等离子体波。
2. 实验准备及过程（1）材料准备：制备光子晶体需要具有高透明度和周期性结构的材料，如二氧化硅。
可以通过化学气相沉积、溶胶-凝胶法等方法制备具有所需结构的光子晶体。
（2）制备光子晶体结构：根据所需的结构参数，通过光刻、干涉曝光等方法在光子晶体材料上制备周期性结构。
（3）测量光传播特性：在实验中，可以使用光纤光谱仪、激光器等设备测量光在光子晶体中的传播特性。
例如，可以通过改变入射光的角度、波长等参数，测量光子禁带的带宽和频率响应等。
三、光在光子晶体中的应用研究1. 光子晶体光纤传感器光子晶体光纤传感器可以通过改变传感器内部的周期性结构实现对环境参数的高度敏感。
光子晶体在生物医药中的应用研究
光子晶体在生物医药中的应用研究光子晶体，在生物医药领域中的应用是一个新的热点研究领域。
光子晶体的这种特殊结构，可以在某些特殊情况下作为一种良好的生物传感器，用于生物诊断、药物输送和治疗的研究之中。
一、什么是光子晶体？光子晶体是一种特殊的光学材料，具有周期性微结构的光学材料。
它的特殊结构导致了它在不同波段的光谱中存在着光子带隙现象。
这种光子带隙的存在可以通过让光子晶体与特定的波长或光的特定性质进行交互来进行测量。
二、光子晶体作为生物传感器光子晶体的表面可以通过特殊处理来引提前生物体中分子的亲和作用。
这种现象被利用来制造生物传感器，在分子层面上进行特定生化物质的侦测。
一种常见的生物传感器使用光子晶体来检测DNA。
首先将光子晶体表面加上单链DNA分子，并用特定的方法修饰其序列。
当目标DNA分子与表面的DNA分子互补匹配时，光子晶体表面就会发生变更，并可以测量这种变化，从而检测目标DNA分子的存在。
三、光子晶体在药物输送领域中的应用除了其在生化分子检测方面的应用外，光子晶体也被用于药物输送的研究之中。
光子晶体可以通过表面修饰等方法，将治疗性物质包装在晶体中，并通过调整表面与环境的相互作用，实现物质的释放。
这种药物输送方式的优点是其高精度和可控性。
光子晶体结构的特殊性质可以使得药物在特定条件下释放，例如改变环境的温度和pH值等。
四、光子晶体在癌症治疗领域中的应用光子晶体的结构也可以被改变来实现癌症的治疗。
一种方法是将光子晶体改变为可溶解性物质，并注射进入体内。
这种光子晶体会在近红外线的光照下，产生热效应，杀死周围的细胞和组织。
另一种方法是用光子晶体作为药物输送器，来实现安全、可控、有针对性的癌症治疗。
这种药物传递方式能够有效地将治疗性物质输送到病变部位，并防止其在体内过早泄露，从而降低药物毒性。
五、将来展望随着光子晶体结构的不断发展和制造技术的不断完善，它在生物医药领域中的应用前景将越来越广泛。
在未来，这种材料有望成为先进癌症治疗和智能药物输送等领域的重要材料。
光子晶体光学研究及其应用
光子晶体光学研究及其应用光学作为物理学的分支，一直以来都是一个深奥且有趣的领域。
随着科技的不断发展，古老而优美的光学已经发生了很多变化，其中一种新的研究领域就是光子晶体光学。
光子晶体光学是一种研究光和介质相互作用的光学学科。
光子晶体光学的核心是光子晶体，也称为光子晶体材料。
光子晶体是一种结构类似于晶格结构的、宏观尺度上有周期性的材料，由于其尺度相同的结构重复性，可以有效地调控其光学性能，并且具有广泛的应用前景。
光子晶体最初是由 Yablonovitch 和 John 在 1987 年提出的概念，随后经过二十余年的研究，已经取得了广泛的应用，包括光子晶体光学器件、光子芯片、光子晶体光纤、光子晶体传感器、光子晶体分子印迹等。
光子晶体最大的特点就是它的带隙结构。
带隙结构是指光子晶体中不允许光的传播的频带，也称为禁带。
光子晶体中的禁带结构可以有效地控制光的波长、波矢和极化态等，具有很多独特的光学性能。
光子晶体光学器件主要是通过利用光子晶体的带隙结构实现对光波的精确控制，使光的传输、调制和波导等功能得以实现。
其中应用最为广泛的光子晶体器件是光子晶体衍射光栅。
光子晶体衍射光栅由于其光学性能高、调制范围大、频宽宽、制作简单等优势，已经在高速光通讯、传感、显示和光学信号处理等领域得到广泛的应用。
光子晶体光纤是光子晶体光学领域中的又一个热门研究方向。
传统的光纤在长距离传输时会出现损耗和色散等问题，而光子晶体光纤则能够通过调节光子晶体的结构来有效地抑制这些问题，从而实现更加稳定和高效的光传输。
目前，光子晶体光纤一直是光通讯、光子晶体激光器、光子晶体传感器等领域的研究重点。
光子晶体光学作为一种新的研究领域，在其它许多领域中也有广泛的应用。
例如，凭借着光子晶体的单光子带隙性，一些前沿领域如量子信息和量子计算，已经在光子晶体芯片中得到良好发展。
光子晶体光学研究和应用领域的不断拓展是一项长期的工程，也是一个需要不断调整和创新的领域。
光子晶体的制备与应用研究
光子晶体的制备与应用研究光子晶体是一种由周期性变化介电常数的材料构成的晶体结构，具有独特的光学、电学、磁学和声学等性质，受到了广泛的关注。
本文将从光子晶体的制备方法和应用研究两个方面分别进行探讨。
一、光子晶体的制备方法1.离子束刻蚀法离子束刻蚀法是一种制备光子晶体的重要方法，其基本思路是通过离子束在表面上形成周期性的花纹，形成介电常数周期性的结构。
通过离子束刻蚀法可以得到高质量的光子晶体，并且可以制备大面积的光子晶体。
目前，离子束刻蚀法已经广泛应用于光子晶体的制备中。
2.自组装法自组装法是一种在油水界面上自组装纳米颗粒，形成二维薄膜，并进行三维堆积的光子晶体制备方法。
自组装法具有制备简单、实验条件温和等优点。
但是其制备的光子晶体通常只适用于长波长区域，而且要求自组装的纳米颗粒之间尺寸匹配性高，因此自组装法的应用范围相对较窄。
3.溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种利用溶胶制备介电常数周期性的光子晶体的方法。
其基本原理是通过溶胶涂覆在基板表面，采用热处理、溶剂处理等方法形成介电常数周期性的结构。
溶胶凝胶法优点是成本低、适用性广、可制备大面积的光子晶体。
但是其制备过程相对较为繁琐复杂。
二、光子晶体的应用研究1.传感器光子晶体具有高度的灵敏度和选择性，因此被广泛应用于传感器的制备中。
通过调节光子晶体中的介电常数周期性，可以形成高度选择性、高灵敏度的传感器。
同时，光子晶体传感器具有结构简单、入射光谱不受像素细节的影响等优点。
2.激光光子晶体不仅可以应用于光电传感器领域，也可以用于激光器和光学器件的制备中。
激光器中采用光子晶体的重点在于调节激光器的工作波长和谐振腔的品质因子，从而降低激光器的噪声性能、提高工作效率和放大性能。
光子晶体在光学器件方面的应用则主要体现在对电磁波的传递、反射、衍射力量调控方面。
3.光子微波电路光子晶体的一项重要应用是在微波电路中使用，利用其特性实现复杂的滤波和耦合，将光子晶体的介电常数周期性设计为滤波电路的响应频率曲线，使期段传递是其各向异性性能的利用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光子晶体的应用与研究IsSN1009—3044Compu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术V o1.7,No.22.August2011.光子晶体的应用与研究陆清茹(东南大学成贤学院,江苏南京210000)E—mail:kfyj@.ellTel:+86—551～56909635690964摘要:光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand～Gap,简称为PBG)g~性的人造周期性电介质结构.有时也称为PBG光子晶体结构.该文系统的阐述了光子晶体的产生,制备及应用.关键词:光子晶体;光子频率禁带;激光全息:中图分类号:TN364文献标识码:A光子晶体激光器:微波天线文章编号:1009—3044(2011)22—5468—02进入2O世纪后半叶以来,全球迎来了电子时代,电子器件被极其广泛的应用于工作和生活的各个领域,尤其是促进了计算机和通讯行业的发展.但是进入21世纪以后,伴随着电子器仲不断深入的小型化,低耗能,高速度,其进一步的提升也越来越困难.人们感到了电子器件发展的瓶颈,开始把目光转向了光子,有人提出了使用光子代替电子作为新一代信息载体的设想.电子器件的基础是电子在半导体中的运动,类似的,光子器件的基础是光子在光子晶体中的运动.光子的性质决定了光子器件的主要特点是能量损耗小,运行速度快,所以工作效率高.光子器件在高效率发光二极管,光子开关,光波导器件,光滤波器等方面都具备巨大的应用潜力.近年来,光子晶体相关的理论研究,实验科学以及实际应用都已经得到了迅速的发展,光子晶体领域已经成为现在世界范围的研究热点.1999年l2月17日,《科学》杂志就已经把光子晶体的研究列为全球十大科学进展之一.1光子晶体的由来1987年S.John和E.Yablonovitch等人分别提出了光子晶体的概念:光子晶体是指具有光子带隙(PhotonicBand—Gap,简称为PBG)特性的人造周期性电介质结构,有时也称为PBG光子晶体结构.它是根据电子学上的概念类比得出的.我们知道,在固体物理学的研究中,晶体中的呈周期性排列的原子产生的周期性电势场会对其中电子有特殊的约束作用.在介电常数周期性分布的介质中的电磁波的一些频率是被禁止的,光子晶体也类似.通常这些被禁止的频率区间为光子带隙,也叫光子频率禁带,而将具有"光子频率禁带"的材料称作为光子晶体2光子晶体的分类与结构我们可以根据光子晶体的结构进行分类根据其能隙空间分布的不同,我们把光子晶体分为一维光子晶体,二维光子晶体,三维光子晶体.3光子晶体的制造光子晶体在自然界中几乎不存在,它是一种人造做结构,其制备工艺主要有以下几种:3.1机械加工法机械加工法又叫精密机械加工法.这种加工法是存光子晶体的早期研究中发展起来的方法.机械加工法通过在集体材料上进行机械接卸钻孑L,利用空气介质和集体材料的折射率差束获得光子晶体,这种方法可以用于制备制作起来比较容易的晶格常熟在厘米至毫米量级的微波波段光子晶体.3.2半导体微制造法半导体制备技术中的"激光刻蚀","反应离子束刻蚀","电子束刻蚀"以及"化学汽相淀积"等能够应用于面心立方结构的光子晶体的制备.这类制备方法的优点在于可以利用现有半导体产业的技术和设备,并且用这种方法制备的光子晶体具有较宽的禁带,在集成光电子元件的应用方面有很大的潜力.但是这类制备方法的]二艺太过复杂,而且成本过高,并且在向光子晶体中引入缺陷和制备更短波长的光子晶体等方面存在不足.3.3胶体自组织法分散的聚苯乙烯乳胶球能自发的在水中排列成面心立方和体心立方等有序结构,这种胶体体系被人们称为胶体晶体.目前制备交替晶体的多为二氧化硅小球体系或者聚苯乙烯球.这种方法制备的光子晶体的折射率比值不会太大.蛋白石光子晶体的折射率比值比较小,这也就决定了此种胶体光子晶体的光子禁带较窄,它们是非完全光子带隙晶体.为解决胶体晶体的低介电常数配比问题,人们又发展了模板法.模板法和胶体法可以用于制备可见光和近红外波段的i维光子晶体.它们的缺点是不易引入人们想要的缺陷,以及制得的光子晶体机械强度较低,尺寸较小等.3.4激光微制造法有一种相对比较简单的制备光子晶体的方法叫做激光微制造法.其原理是,光线能通过透镜产生汇聚,从而在焦点处可以产生收稿日期:2011—06—23作者简介:陆清茹,硕士,现就职于东南大学成贤学院.5468计算机工程应用技术;;*本栏目责任编辑:梁书第7卷第22期(2011年8月)Compu~rKnowledgeandTechnology电脑知识与技术很高的温度.如果将紧密聚焦后的激光束直接照射存透明材料上,只要光强足够大,则材料内部的亚微观尺寸区得光学性质会被改变光学改性区取决于激)匕束的聚焦情况,如果使用配有高数值孔径的显微镜对激光束聚焦,则所得的光学改性区的尺寸有可能达到进行为制造的激比波长量级3.5激光全息制造法激光伞息制造法的原理是:两束或多束相关光线在相重叠汇聚处能产生在空间上呈周期性变化的罔案,然后再通过光与物质的相互作用,就能形成介质折射率在空间}:呈周期性变化的结构.因为存光强比较高的地方,液态树脂会发生固化,而其他地方还是液态,所以该电磁波场强的图案能被转印到树脂材料中,进而得到需要的光子晶体结构.3.6双光子聚合法双光子聚合是近些年来发展起来的一种新型光聚合技术,它要求材料中能引发光聚合的活性成分能在同时吸收两个光子,产生一种活性物质,进而引发聚合反应.双光子聚合技术是点聚合,能通过计算机辅助设计进行立体结构加工,所以加工精密度要比普通光聚合更高.4光子晶体的应用发展4.1光子晶体激光器传统光学器件尺寸的缩小已经接近物理极限,光子晶体为突破这一瓶颈限制带来了曙光,可望满足元器件不断微型化的需要.另外从理论性上看,光子晶体激光器的起振阈值可以为零.因此光子晶体激光器的研究受到了广泛重视,日本,美国,德国,韩国,英国,瑞士,法国等国的研究者都已研制出光子晶体激光器装置.但由于其制作工艺复杂,目前国内在这方面的研究基本上还是空白状态.从作原理上看.光子晶体激光器可以分为两类,一类基于缺陷态光子晶体的特性,另一类基于光子晶体的理想反射特性.从工作特点上看,光子晶体激光器可分为半导体光子晶体激光器,光子晶体光线激光器,光子晶体激光二极管,有机聚合物光子晶体激光器.从结构特点看.已研制出的有光子晶体带间缺陷模激光器,表面发射型光子晶体激光器,脊形波导光子晶体激光器,六角波导环形谐振腔光子晶体激光器,光子晶体分布反馈式激光器,垂直腔面发射光子晶体激光器,光子晶体带边激光器等.4.2光子晶体光纤光子晶体纤维其实就是在二维光子晶体的长度方向上制造一定的缺陷,从而使其能够成光的导体的波导.光子纤维光线最重要的特点是无休止单模特性和其奇异的色散特性.4.3光子晶体在为微波中的应用一微波天线这里主要介绍一种在做波领域巾的平面二维光子晶体.这种光子品体可能实现相位可控的金属一介质反射表面,冈而可能实现具有高表面阻抗的电磁波反射表面,也就是说,可能实现电磁波的同相位反射.这样的光子晶体,将会在天线,通讯,尤其是手机通讯中,有非常诱人的应用前景.4.4光子晶体发光二级管众所周知.传统的发光二极管在光通信领域中起着关键性的作用.一般的传统发光二极管的发光中心发出的光要经过包围它的介质的无数次反射.其中大部分的光不能有效地耦合出去,从而使传统的发光二极管的光辐射效率很低.如果把一块特质的光子晶体放在发光二极管的发光中心,并设计成该发光中心的自发辐射频率与其中间的光子晶体的光子频率禁带相重合,则发光二极管的发光中心发出的光就不会进入包围它的光子晶体中,而是沿着特定的设计方向相外辐射,这样就能极大地提高发光二极管的效率.5结束语如前文所述,光子晶体虽然只发展了短短二十几年,但是因为其广阔前景,已经引起了全世界学术界的广泛重视.很多科研工作者在光子晶体的理论研究,实验以及具体应用上都进行了大量的工作.当前光子晶体的波长范围已经发展到了红外光甚至可见光的波段,但是如果想在此波段范围内制造完全带隙的维光子晶体还存在着一定的困难,目前最大的制约还是在适宜的材料和加工工艺上.冈此,人们发明了了双光子聚合技术和激光全息光科技书,这两种技术结合了高分子化学和激光光学的全新手段.是交叉性,边缘性的前沿研究领域.目前在加=_I_=工艺方面,人们可以采用激光全息技术来制备j维光子晶体,甚至也能通过计算机辅助设计来给光子晶体加人我们想要的缺陷.但是在先进技术不断革新的同时,我们对材料也不断提出了更高的要求.我们希望材料聚合后的折射率应较大,因为折射率相差越大,光子晶体产生的能隙宽度才会越大.现在,人们使用以上技术制造出的聚合物微结构作为模板,再结合其他高折射率的材料,例如使用硅,锗等进行填充,再通过煅烧,化学腐蚀等方法出去模板,进而制备出具有更高设置指数的光子晶体.光子晶体优良的特性及其在光电子领域巨大的应用潜力,必将推动光通信技术的飞速发展.目前光子晶体正处于深入研究和应用推广阶段,许多美好设想即将成为现实,国内外的科学家们将在该领域进行大量的研究工作参考文献:【1]ZhouWd,RennonS,BabaT,eta1.Electricallyinjectedsingle—defectphotonicbandgapsurface—emittinglaseratroomtemperature[J].Electron.Lett,2000,36(181:l541一l542.[2]MoosburgterJ,KampM,KlopfF,eta1.Semiconductorlaserswith2-D—photoniccrystalmirrorsbasedonawet—oxidizedA1203一nlask『J1. IEEEPhoton.Techno1.Lett,2001,13(5):406—408.【3】于学亚,曾兆华,杨建文,等.光子晶体的研究现状与最新进展fJ1.人工晶体,2002(12).[4]快素兰,章俞之,胡行方.光子晶体的能带结构,潜在应用和制备方法lJ1.无机材料,2001,16(2).本栏目责任编辑:梁书;;计算机工程应用技术5469。