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光子晶体学俏然崛起

近年来光学技术发展很快,光科学的发展,大大加速了光电技术的发展。光子晶体学的出现,将为光电技术的发展,带来革命性的飞跃。$$光子晶体$$光子晶体是一种能自由控制光的人造晶体,它能将光控制在一定的空间内。若将半导体、金属材料称为电子晶体的话,电子在电子晶体中,电子波的运动可以被控制。光子在光子晶体(PC)中的运动也能被控制。光子晶体内部的光学折射率呈周期性分布。光的能量若和光子晶体能带相容,则呈导通性;若不相容、则呈绝缘性。$$光子晶体和普通光学材料不同,它具有特殊性能。这主要表现为:具有超棱镜效应、超校直效应、超透镜效应、复折射效应,以及它有绝缘性、弯曲性等。利用光子晶体的这些特性,可以做出尺寸很小而功能很强的光子器件,例如用於光通信中的光波导回路,性能远超过原器件,成本也大大降低。利用光子晶体做成的微型光波回路,将广泛用放光通信中。将来的立体光回路,将由AWG(波导矩阵)构成。而AWG要使用光子晶体,才能做到尺寸小、功能强而又...  (本文共2页) 阅读全文>>

《真空电子技术》2018年02期
真空电子技术

光子晶体在真空电子器件中的应用

(a)一维光子晶体          (b)二维光子晶体         (c)三维光子晶体     图1 光子晶体结构示意图  1987年,美国贝尔实验室的E.Yablonovitch[1]和普林斯顿大学的S.John[2]通过与固体物理中传统的晶体的概念类比,分别独立地提出了光子晶体的概念。光子晶体是由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构。作为一种周期性排布的结构,根据光子晶体结构的周期性维度,依次将其分为一维、二维、三维光子晶体。一维、二维、三维光子晶体分别在一个、两个、三个方向上具有周期性,如图1所示。将固体物理中晶体的概念和和电磁学的相关理论结合,提出光子晶体的概念。它与固体物理中晶体的概念具有很强的类比性。在固体物理中,晶体的概念为由大量微观物质单位(原子、离子、分子等)按一定规则有序排列的结构。这些微观粒子在晶体中有规律地排列所形成的几何空间架构被定义为晶格。在晶体的周期性势场中做共有化运动的电子的能级形成的...  (本文共7页) 阅读全文>>

《环境化学》2018年01期
环境化学

光子晶体在环境污染物快速检测方面的研究进展

近年来,环境污染问题日益突出,严重影响人们的身体健康和生活质量,其危害性引起了人们和政府的高度关注.对人体危害最大的主要有生物毒素、农兽药和化肥残留、重金属等.传统的分析检测方法主要有:微生物学检测技术、化学分析技术、仪器分析技术和免疫学检测技术等.经典仪器分析技术包括:气相色谱法(gas chromatography,GC)、高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)、气相色谱-质谱联用法(gas chromatography mass spectrometry,GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(liquid chromatography mass spectrometry,LC-MS)等.虽然基于色谱法的检测方法灵敏可靠,但是设备操作复杂,对操作者专业技能要求较为严格,耗时长、成本高;免疫学方法需要制备特异性抗体,实验周期长,需要大量的样本,且其生物活性因受多种...  (本文共7页) 阅读全文>>

《微波学报》2016年S2期
微波学报

链式磁性光子晶体单向波导调控特性研究

引言表面形貌不敏感的特性,从而更容易实现,使得我们有可能更加容易地去控制电磁波的传输。近年来,对于具有抗缺陷特性的电磁波单向链式磁性光子晶体是由旋磁圆柱体构排列而传输的研究引起了越来越多的关注。研究者们希成的链式结构[5],由此构成的单向波导具有带宽望能够获得一种对缺陷和结构微扰不敏感的电磁宽、结构简单、传输抗弯折、可柔性排布的特点,波单向传输结构,从而在隔离器和环行器等微波具有良好的应用前景。进一步研究表明这种结构与光子学非互易器件中得到应用[1]。实现这一目还具有磁可调特性,本文从理论和实验两方面讨的最方便的手段之一便是基于电磁边缘态的导波论了偏置磁场对两种不同构型的链式磁性光子晶结构,通过在铁磁圆柱构成的磁性光子晶体中外体波导单向传输特性的调控。加静态偏置磁场,可以实现时间反演对称性破缺从而在光子晶体的界面处获得单向的电磁波传输。1磁表面等离激元光子晶体中有两种单向电磁边缘态:一种是与光磁表面等离激元最早是Damon和Es...  (本文共4页) 阅读全文>>

《物理学报》2017年05期
物理学报

硅基光子晶体异质结的单向传输特性

基于光子晶体异质结结构实现高效的单向传输特性的光二极管是光电集成及全光通信领域的研究热点.根据光子晶体方向带隙差异构建了正交和非正交光子晶体异质结结构,利用时域有限差分法计算透过谱及场分布图.对比研究发现,非正交光子晶体异质结结构能够实现光的单向传输.通过界面结构的调整,优化了单向传输性能,构造了一种能实现宽频带、高效率单向传输的异质结结构.优化后的光子晶体异质结的单向传输效率高达54%,且结构简单、尺寸小,实用性强.1引言硅是一种性能优越的半导体材料,在集成电路的发展过程中起到了重要作用.硅材料还是一种被广泛运用的光子材料,使得硅基集成光电子学研究备受青睐.但是硅基光电集成器件的尺寸要求达到微纳米级别,因此无法用经典的几何光学理论来研究,需要研究操纵和利用光的新机理[1,2].光子晶体是一种有效的方法,其独特的光子禁带和光子局域特性被广泛研究,应用的领域也不断扩大[1,3 7].电子二极管是集成电路的基本结构单元,与此类似,如...  (本文共7页) 阅读全文>>

《河南化工》2017年01期
河南化工

理化所光子晶体电浸润性研究取得新进展

櫀在国家自然科学基金委和中国科学院的大櫀櫀力支持下,中科院理化技术研究所仿生材料与界櫀面科学院重点实验室的科研人员在具有超浸润櫀櫀性光子晶体的制备及应用方面取得系列进展。櫀研究人员考察了基底浸润性对光子晶体组装单櫀櫀元—乳胶粒的形貌及其分子组装形式的影响;利櫀用界面特殊的浸润性调控,实现了具有特殊光功櫀櫀能的花形及面包形的各向异性结构光子晶体制櫀备;结合超亲水基材及超疏水模板形成的三明治櫀櫀限域作用,制备得到具有良好光波导行为的光子櫀晶体微阵列;设计具有梯度浸润性的聚离子液体櫀櫀反蛋白石结构光子晶体,发展了具有单一结构的櫀櫀光子晶体驱动器的制备。为深入理解光子晶体櫀超浸润性的特殊作用,研究人员系统总结了具有櫀櫀超浸润性光子晶体的仿生制备及其应用,从自然櫀界光子晶体的特殊浸润性所显示的独特的性能櫀櫀及作用出发,综述了超浸润性光子晶体的构筑思櫀路、制备及应用的相关实例,包括光子晶体超浸櫀櫀润性赋予材料的传感、检测、防污、驱动、油水分...  (本文共1页) 阅读全文>>