研究光子晶體帶隙有什麼用途，研究光子晶體帶隙有什麼用途

1樓：匿名使用者

首先說點原理吧，以便講應用時候你很好理解，這些是我課題**裡面內容：

當電磁波在光子帶隙材料中傳播時，由於存在布拉格散射而受到調製，電磁波能量形成能帶結構光子晶體。能帶與能帶之間出現帶隙，即光子帶隙。所具能量處在光子帶隙內的光子，不能進入該晶體。

l通過引入缺陷破壞光子晶體的週期結構特性，那麼在光子帶隙中將形成相應的缺陷能級。而如果沿著一定的路線引入缺陷，那麼就可以形成一條光的通路，類似於電流在導線中傳播一樣，只有沿著「光子導線」（即缺陷條紋）傳播的光子得以順利傳播，其它任何試圖脫離導線的光子都將被完全禁止。

從原理可以看出，利用光子晶體帶隙我們可以控制光，試想一下能控制光是什麼概念？

應用：光子晶體波導：

利用缺陷態的導波效應，缺陷的引入在pbg中形成新的光子態，而在缺陷模周圍光子態密度為零。因此，光子晶體波導利用缺陷模式實現光傳輸不會產生模式洩漏，基於這種優異的光子局域化特性，可實現光波導的任意彎曲，從而大大減少整合光學器件的體積，實現光路晶片化。

也就是說，彎曲損耗不存在。

光子晶體光纖：類似於單模光纖。

利用光子晶體所具有的光子頻率禁帶特性，將特定頻率的光波強烈地束縛在纖芯內進行傳導，光纖彎曲或摺疊狀態對光波的影響非常小，幾乎在所有的傳播波長處都能夠保持單模運轉，且其零色散波長從傳統光纖的紅外波段移到了可見光波段，可將光通訊波段從1.3~1.6um擴充套件到整個可見光波段。

另外，光子晶體光纖具有極強的非線性效應，在低於傳統光纖三個量級的脈衝峰值功率下就可產生光譜覆蓋紫外到紅外的超連續光。

光子晶體超稜鏡：

光子晶體超稜鏡的體積只有常規稜鏡的1%左右，但其色散能力比常規稜鏡強100~1000倍。對波長相近的光，常規稜鏡幾乎無法分辨，但光子晶體稜鏡卻很容易實現。例如，對波長為1.

0um和0.9um的兩束光，常規稜鏡無法將它們分開，但光子晶體超稜鏡可將它們分開到60°左右。該特性在光通訊資訊處理中具有重要的意義。

光子晶體反射鏡：

由於光子晶體光子頻率禁帶範圍內不允許光子存在，當一束在此光子頻率禁帶範圍內的光入射到光子晶體中時將被全反射。利用這一原理可以製備高品質的反射鏡。特別是在短波長區域，金屬對光波的損耗很大，而介質對光波的吸收損耗非常小，因此，介質材料光子晶體反射鏡具有極小的損耗。

另外，由於金屬反射鏡對光波的吸收集中於極薄的表層內，這使表層溫度很高，容易造成金屬反射鏡表層變形，使其質量嚴重下降。光子晶體反射鏡對光波的吸收分佈在較大的體積內，光子晶體反射面的溫度比金屬反射面的溫度要低得多，這使光子晶體反射鏡的表面不容易燒壞。

當然還有光子晶體微帶天線等。就不一一贅述了，我想樓主應該大致瞭解它的應用了吧。

2樓：江淮一楠

1. 與奈米技術相結合，用於製造微米級的鐳射，矽基鐳射;

2. 與量子點結合，使得原子和光子的相互作用影響材料的性質，從而達到減小光速、減小吸收等作用

3. 光子晶體光纖應用

隨著社會的發展，顯赫一時的半導體器件已經不能滿足資訊科技發展的需要，必須尋找資訊傳輸速率更高，效率更高的新材料。普遍認為，光子技術將續寫電子技術的輝煌，光子晶體將成為未來所依賴的新材料。

4. 狄拉克錐在光子晶體中的實現

看到你的關於光子晶體的回答，問你個問題 5

3樓：匿名使用者

利用傳輸矩陣法研究了映象異質三週期一維光子晶體中的光子局域態隨單軸應力發生變化的特性. 對於映象異質三週期光子晶體, 由於其映象結構, 破壞了光子晶體的有序性, 產生了一個缺陷態, 使其在較寬的光子禁帶中心有一個光子局域態透射峰.

研究表明: 當對映象異質三週期光子晶體施加單軸應力時, 其中的光子局域態透射峰會隨著應力的改變而發生劇烈的變化. 當外部微弱的機械應力施加到光子晶體上時, 對光子晶體形成一個拉伸應變, 拉伸應變引起光子晶體結構的變化, 進而大幅度影響光子局域態透射峰的透射率.

結果表明: 透射峰的透射率明顯受單軸應力的影響.

這些特性可為用此結構的光子晶體設計超高靈敏度壓力感測器提供理論參考.

意義2：有效控制原子自發輻射

維光子晶體只有贗帶隙,因此能否利用二維光子晶體有效控制原子自發輻射是令人感興趣也是有實際意義的問題。其中最重要的因素是態密度和局域態密度的性質。

採用平面波結合晶體群論的方法計算了二維正方格子光子晶體的態密度和局域態密度。其中散射子為空氣圓柱,放置在均勻的電介質背景上。

結果顯示兩個特點:第一,總態密度和局域態密度在原來二維光子晶體贗帶隙處雖然已經不為零,但是取值明顯低於贗帶隙範圍之外的值,即存在一個準光子帶隙。第二,局域態密度在空氣散射子介面處發生突變,空氣散射子區域的局域態密度相對較大,這可由電位移向量的連續性來理解。

由於這兩個特點在其他二維光子晶體中也被發現過,它們可能是普遍存在的。