光子晶体简介

null光子晶体光子晶体人：null一、光子晶体简介 二、光子晶体中的量子理论 三、光子晶体的应用 四、光子晶体的发展前景null光子晶体--自然界中的例子  结构显色！！！null光子晶体（photonic crystal） 是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学微结构材料。 从晶体结构来说，晶体内部的原子是周期性有序排列的，正是这种周期势场的存在，使得运动的电子受到周期势场的布拉格散射，从而形成能带结构，带与带之间可能存在带隙。 一、光子晶体简介null 在1991年，Yablonovich制作了第一块光子晶体。他所采用的是在折射率为3.6的材料上用机械方法钻出许多直径为1mm的孔，并呈周期性分布。这种材料从此被称为“Yablonovich”，它可阻止里面的微波从任何方向传播出去。 null 光子晶体可控制光子的运动，是光电集成、光子集成、光通信的一种关键性基础材料。 优点： （一）光子晶体波导具有优良的弯曲效应。 一般的光纤波导中，波导拐弯时，全内反射条件不再有效．会漏掉部分光波能量，使传输效率降低。而光子晶体弯曲波导中，利用不同方向缺陷模共振匹配原理。原则上只要达到模式匹配，不管拐多大弯，都能达到很高的传输效率。 null（二）能量传输基本无损失，也不会出现延迟等影响数据传输率的现象。 （三）光子晶体制成的光纤具有极宽的传输频带，可全波段传输。 null二、光子晶体中的量子理论电磁波可表示为： 分别为角频率和波数，它们与周期T 和波长的关系为：null波的传播速度（相速）为：null 对于非均匀介质，尤其是其介电常数 是周期性变化时，有 nullnull比较电子和光子（在晶体中）的定态波动方程， 可以看出两式得相似之处：null 光子晶体中的光子能带不同于半导体中的电子能带三 、应用三 、应用 微波天线 高效率低反射透镜 微谐振腔 高效率发光二极管和低阈值激光震荡 宽带带阻滤波器和极窄带滤波器 非线性光子器件和光子存储器 null光子晶体的应用 --光子晶体光纤（PCF）分类:实心光纤和空心光纤 实心光纤是将石英玻璃毛细管以周期性规律排列在石英玻璃棒周围的光纤 空心光纤是将石英玻璃毛细管以周期性规律排列在石英玻璃管周围的光纤 null 根据固体物理理论，电子在晶体中的运动可 视为一个电子在周期势场中的运动，由薛定谔方 程描述为nullPCF导光机理可以分为两类： 折射率导光机理 光子能隙导光机理这里主要讲一下光子能隙导光机理： 在理论上,求解电磁波(光波) 在光子晶体中的本征方程即可导出实芯和空芯PCF 的传导条件,其结果就是光子能隙导光理论。 null空芯PCF的光子能隙传光机理的具体解释是： 利用包层对一定波长的光形成光子能隙，光波只能在空气芯形成的缺陷中存在和传播。包层中的小孔点阵结构像一面镜子，使光在许多的空气小孔和石英玻璃界面多次发生反射。 null光子晶体光纤（PCF）的特性 ： (1)无截止单模( Endlessly Single Mode) (2)不同寻常的色度色散 (3)极好的非线性效应 (4)优良的双折射效应 null　此外，光子晶体还可用于制造各种性能优良的光通讯器件，如光子晶体激光器。 null利用光子晶体的带隙特点，可以制造了出理想带阻滤波器，获得优良的光波滤波性能。 nullnull四、光子晶体的发展前景 光子晶体被科学界和产业界称为“光半导体”或“未来的半导体”。 可以预计，在五年之内，光子晶体的许多基本应用将会在市场上体现出来，在这些应用中，将会有高效光子晶体激光发射器和高亮度的发光二极管。 在十年内，应该制造出第一个光子晶体“二极管”和“晶体管”。 null 在二十年内，应该制造出第一个光子晶体逻辑电路 。 再接下来，光子晶体驱动的光子计算机可能会出现 。 由光子晶体制造的光通讯器件将会改变光通讯的现状，光子晶体技术的发展必将对光通信技术产生重大而深远的影响。 null