【《光子晶体的特性与应用分析概述》1600字】

光子晶体的特性与应用研究概述1.1光子晶体基本概念及特性1987年，普林斯顿大学的科学家S.JohnREF_Ref2775\r\h[1]和美国贝尔实验室的科学家E.YablonovitchREF_Ref2893\r\h[2]，这两位科学家几乎在同一时间对于光子晶体给出了定义，他们指出了电子的现象也同样存在于光子系统中。光子带隙有一种被人们广泛利用的很好地一种特性，就是光子禁带，光子禁带的意思就是在频率位于某一个区域的电磁波段不能进入光子晶体，因为会被阻断传播，所以人们可以利用这个特性来达到控制光波的作用。由于光子晶体的周期性在空间方向上分布的不同，光子晶体一般有三种类型：一维、二维和三维光子晶体。如图1.1所示。图SEQ图\*ARABIC1.1光子晶体的类型光子晶体的几个主要特性：光子带隙：光子带隙可以被利用制作一些传输效率高的光子晶体器件。光子带隙可以根据光子晶体的结构和不同介质柱的不同折射率，所以也经常被分成两种，一种是完全光子带隙，一种是不完全光子带隙。在光子带隙当中，可以根据限制其他多种频率的通过，以便于得到需要的频率的电磁波。这样就实现了筛选功能，这也是光子晶体的巨大优势。光子局域：光子局域是光子晶体的另外一个重要特性，这种特性的基本原理是通过人为的在光子晶体中删除一部分介质柱，形成缺陷态，这个缺陷态可以根据人为控制频率范围，可以将频率保持在一个很小的范围之内，这样就可以在光波传播过程中将这个频率范围的光波包围在缺陷态中，以便于特定频率光波的传播。线缺陷则可以引导光波的传播方向，这也是光分束器设计的主要方法。控制自发辐射效应REF_Ref6400\r\h[3]：将杂质被引入光子晶体，缺陷态将出现在带隙中，具有高密度态，增加了自发发射的概率。这种抑制掉落在光子带隙中频率的原子的过程，称为抑制自发辐射效应。1.2光子晶体的应用光子晶体在自然界中很少存在，要想得到并且好好的利用光子晶体只有通过认为的制造，根据不同领域对于光子晶体的应用，可以制作出不同的光子晶体器件。光子晶体的主要应用有：光子晶体波导在人们发现光子晶体波导的传输光波特性之前，人们所运用的是全反射的理论来制作传输光波的传统波导器件，也就是人们所常见的传统介质波导。当光子晶体这个概念出现之后，人们发现了它具有能量损耗小，传输效率远高于传统波导的优越性质，基于此，人们便开始将传输光波的这个“重任”寄托于光子晶体波导了。光子晶体光纤1992年，ST.J.Russel等人提出了光子晶体光纤的概念REF_Ref3908\r\h[4]，光子晶体光纤本身是一种二维的光子结构，与分束器有着相同的原理，其导光原理是利用光子晶体的光子带隙达到控制光波传输的过程，这也是光子晶体光纤比传统光纤有有巨大优越性能的体现。由于现目前信息传递越来越快速了，传统的光纤由于传输效率已经不能满足现在的信息量，所以光子晶体光纤渐渐地走进了大众的视野。光子晶体光纤不仅能够满足现在的大信息量传输，最主要的是它的损耗很小，这就使得光子晶体光纤成为了现在光通信的首选目标。光子晶体微谐振腔光子晶体谐振腔的制作方法有很多种，它是指光波在一个很小的封闭空间中进行传输。光波在这个空间之中，通过封闭的内壁进行反射，在这个一直不停歇的反射过程当中，光能就被利用了。光子晶体谐振腔REF_Ref26723\r\h[5]具有损耗低、成本低、利用率高的优点。近些年来，由于金属谐振腔的内部损耗非常大，所以人们急需要一种新的材料能够解决这个问题，为了提高利用率，同时降低生产成本，人们经过不断探索，终于发现光子晶体能够很好地符合以上条件光子晶体滤波器光子晶体还有一种应用比较多的器件就是光子晶体滤波器。滤波器在生活和学习当中都很常见，而且传统的滤波器多种多样，根据不同的需求有着不同种类的滤波器。它们都有自己对应的滤波频率和工作条件，这也是传统滤波器的弊端，由于它本身体积很大，所以操作起来很麻烦，并且它的滤波效果也不是很好，所以传统滤波器以后慢慢的应该会渐渐地淡出人们的视野范围。而相比较之下，光子晶体滤波器本身具有着巨大的优势，首先就是它的体积不大，对于信号