浅谈光子晶体及其应用

本文介绍光子晶体及研究光子晶体的有关理论.光子晶体的应用及发展前景,目前有关光子晶体的理论与实验研究现状.     

光子晶体的发展历程与前景

1987年,一个新的概念,光子晶体的概念,震动了世界。1991年,这个概念成为现实,世界上第一块完全禁带光子晶体诞生了。先子晶体使人类自如地控制光的流动的梦想即将成真,具有极其巨大的应用价值和极其广阔的应用前景。光子晶体正处于蓬勃发展期,其未来充满挑战和希望。     

光子晶体研究及其应用

光子晶体是20世纪80年代末提出的新概念和新材料，本文回顾了光子晶体的发展历史，主要阐述了光子晶体的重要性质及理论研究方法．展望未来可能的应用。     

优化光子晶体量子阱透射能带结构的方法

利用传输矩阵法理论,通过数值计算、模拟的方式,研究优化光子晶体量子阱透射能带结构的方法,结果表明：适当调整光子晶体的周期排列结构时,可拓宽光量子阱阱层光子晶体的能带,即可扩大光量子阱透射谱分布的频率范围;当组成光子晶体介质由双正材料置换成双负材料时,光量子阱阱层光子晶体的多能带结构合并成很宽且完整的单能带结构,即可使光量子阱透射谱实现连续频率分布的多通道滤波功能.光子晶体排列结构和不同介质对光量子阱透射能带结构的优化效果不同,对光子晶体量子阱的理论研究、实际设计和应用等,均有积极的指导作用.     

影响一维光子晶体禁带性能的常见因素

运用传输矩阵法理论和MATLAB软件编程计算模拟相结合的方法,以实例说明和分析影响一维光子晶体禁带性能的常见因素,为一维光子晶体研究和设计提供参考.     

光子晶体简介

介绍了光子晶体的基本概念、发展概况和应用前景,并以一维光子晶体为例,给出了其透射谱、反射谱和光强分布的计算方法。     

一维光子晶体的带隙分析

光予晶体是一类介电常数周期性变化的人工电介质材料,有着非常广阔的应用前景．通过时域有限差分法（FDTD）,研究了一雏光子晶体的带隙位置随着介质填充率的变化规律．随着介质填充率比值的减小,禁带中心位置向短波方向移动,说明调节一雏光子晶体的介质填充率来实现对禁带的调制是有效的．     

双正、双负和单负介质光子晶体能带的比较研究

利用传输矩阵法理论,对双正、双负和单负介质构成的对称结构光子晶体能带谱进行了对比研究,结果得到：由不同介质材料构成的对称结构光子晶体,其能带谱存在很大的差异,其中以单负介质光子晶体禁带宽度最宽,双负介质光子晶体次之,双正介质光子晶体的禁带宽度为最窄;当周期数变大时,光子晶体禁带中的透射峰带宽均逐渐变小并趋于尖锐,且以单负介质的光子晶体透射峰带宽减小的速度为最快;介质厚度dB对单负介质光子晶体的调制效果要优于对双正和双负光子晶体的调制效果;入射角对单负介质光子晶体能带谱的影响要大于对双正和双负介质光子晶体.不同介质材料构成的对称结构光子晶体的这些光传输特性,可为镜像对称结构光子晶体的设计以及窄带或是宽带光子晶体光学滤波器件等提供理论指导.     

二维光子晶体中光传输特性的数值模拟研究

本文将时域有限差分方法(FDTD)用于光子晶体理论研究，计算了光子晶体的透射率频率分布；并依据此透射率频率分布，直观地给出了不同频率段的光在二维方型完整光子晶体和有缺陷光子晶体中的一些传输特性。     

光子晶体光纤研究进展

光子晶体光纤是一种新型光纤，它与传统光纤相比具有不可比拟的优点，主要阐述光子晶体光纤的传输机理、研究类型以及制备工艺，并对其发展前景进行了展望．     

变色魔术师—自然界中的光子晶体

美丽神奇的自然光子晶体早已存在于大自然中,但人类对其较为清晰的了解则是始于1987年光子晶体概念提出以后;自然光子晶体以其亮丽色彩装点着自然界,同时它们也具有重要的生态意义和科研价值。     

具有复介电常量一维光子晶体的特性研究

借助传输矩阵法,数值模拟了具有实介电常量和复介电常量一维光子晶体的带隙结构,发现具有复介电常量一维光子晶体的带隙出现增益,并对此作出了Imεα-R,Imεα-λ的关系曲线．这对研究和设计二、三维光子晶体具有一定的指导意义．     

胶体晶体的垂直沉积法制备及透射光谱研究

通过合理控制温度、湿度来控制溶剂的蒸发速度,利用垂直沉积法组装了多种胶体晶体,其胶体微球的粒径范围跨度为300～700 nm.扫描电镜图片表明,其表面为面心立方结构的（111）平面,平行于基底表面.透射光谱显示,胶体晶体在垂直于（111）晶面方向存在着光子带隙,其中心波长与布拉格公式理论值一致.带隙深度均超过50%,带边陡峭,证明了该方法制备高质量胶体晶体的可行性.     

光子晶体材料及其应用前景

介绍了光子晶体的基本概念，阐述了光子晶体的最新进展以及主要特性和应用。     

二维六边形晶格SiO_2光子晶体的制备及表征

通过改进的Stober法,以正硅酸乙酯为硅源,合成了尺寸为900nm左右的高质量单分散SiO2胶体颗粒;并以此为原材料,采用重力沉降法获得了二维六边形晶格SiO2光子晶体。表征分析显示所制备的SiO2光子晶体具有一定程度的缺陷且不具有完全光子带隙;采用平面波展开法对二维六边形晶格SiO2光子晶体不存在完全光子带隙进行数值计算验证。     

用传输矩阵法(TMM)研究光子晶体的带结构和传输特性

将传输矩阵法(TMM)应用于一维光子晶体带隙和带结构方程,计算了介电常数不随频率变化和随频率变化的带隙和带结构,计算并说明了在有缺陷的情况下缺陷态(局域态)的存在.     

一维光子晶体的禁带

本文从传输矩阵出发，详细推导了一雄光子晶体的禁带结构，得出了光子晶体的禁带位置、带宽、形状和组成光子晶体材料光学厚度、折射率对比、光子晶体结构的关系．     

稀土掺杂NaGd(WO4)2反蛋白石光子晶体的制备及其发光性能

使用水热法合成了NaGd(WO4)2:Yb3+,Er3+,Tm3+荧光粉,借助PMMA胶体模板自组装法制备了三维反蛋白石光子晶体,并表征了样品的表面形貌和结构特征。样品具有四方晶系NaGd(WO4)2的晶格结构,电子显微镜观察到规则排布的微球蛋白石模板和退火之后形成的正六边形空腔结构。光谱测试发现,在反蛋白石光子晶体微孔直径185 nm左右时,得到了相对最强的发光增强效果;实验样品中光子带隙的存在显著增强了蓝光发光而抑制了红光发光,导致光子晶体样品整体发光从荧光粉的暖白光转变为偏绿色。对比荧光粉样品,反蛋白石光子晶体样品中Er3+离子4S3/2→4 I15/2的发光寿命显著增加,但光子带隙的变化对寿命影响不大。与参考样品相比,反蛋白石光子晶体样品对温度淬灭现象具有显著的抑制作用。