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科学家获得光子晶体纳米结构

美国宾夕法尼亚大学和英国谢菲尔德大学的研究人员合作开发出一种新技术,通过模拟细胞自我组装机制,可使一种树状分子自我组装成含25万个原子的晶格单元。这些晶格单元就像微型积木一样,由它构建的纳米晶体结构比普通的液晶晶格结构更大也更为复杂,可用于制造各种分子电子学和光学材料。这一研究成果已发表在最新出版的《科学》杂志上。 通常,光子晶体材料中晶格单元的大小要求在光波的波长范围之内,大约几百到几千纳米。此次研究人员使用新技术组合成的晶格由30个球状体组成,共包...  (本文共1页) 阅读全文>>

《光学仪器》2003年02期
光学仪器

科学家获得光子晶体纳米结构

美国宾夕法尼亚大学和英国谢菲尔德大学的研究人员合作开发出一种新技术 ,通过模拟细胞自我组装机制 ,可使一种树状分子自我组装成含 2 5万个原子的晶格单元。这些晶格单元就像微型积木一样 ,由它构建的纳米晶体结构比普通的液晶晶格结构更大也更为复杂 ,可用于制造各种分子电子学和光学材料。这一研究成果已发表在最近出版的《科学》杂志上。研究人员介绍说 ,他们在实验中使用了一种被称为树枝石 ( dendrons)的有机分子 ,这种有机分子的形状接近于圆锥体 ,也被称为树状合成子。1 ...  (本文共1页) 阅读全文>>

《物理》2003年11期
物理

可调光子晶体研究进展

光子晶体[1,2 ] ,又称光子禁带材料 ,是将两种不同介电常数的介质材料在空间按一定的周期 (尺寸在光波长量级 )排列所形成的一种人造“晶体”结构 .光子晶体中介电系数是空间的周期函数 ,类似于半导体材料中的电子在周期性势场作用下形成能带结构 ,如果介电系数对光子的周期性调制足够强 ,在光子晶体中传播的光子能量也会有带状结构 ,带与带之间会出现光子“禁带” ,频率落在禁带中的光子不能在晶体中传播 .光子禁带的位置和形状取决于光子晶体中介质材料的折射率配比以及不同介电系数材料的占空比和“晶格”结构[3] .一般来说 ,介质材料折射率比值越大 ,光子禁带效应越明显 .目前已知的最有前途的晶格结构就是“金刚石结构”(密堆积面心立方结构 ) .自 1987年Yablonovitch提出光子晶体的概念以来 ,光子晶体在零阈值激光器、光波导、发光二极管等方面显示了巨大的应用价值[3] ,有关光子晶体的研究得到了广泛的关注 .这些应用都基于...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》2003年11期
《激光与光电子学进展》2003年08期
激光与光电子学进展

光子晶体制备方法最新进展

以半导体技术为标志的信息技术革命彻底改变了信息的传输方式。上个世纪的后半叶,半导体技术广泛应用于各个领域,极大地影响了人们的生活和思维方式。随着信息量爆炸式地增长和器件的进一步小型化和高度集成化,人们遇到了以电子技术为核心的半导体技术的羁绊。当器件达到纳米尺度时,电子的运动受量子效应的影响十分明显,此时电子与电子之间的相互作用不可忽略。现实的要求和技术的发展使人们把目光投向光子,光子具有传输速度快,携带信息量大,相互之间作用弱的优点。20世纪90年代以来,许多国家利用其优点大规模建设信息高速公路。但与此同时,利用传统光纤和电子器件的耦合来作光子的通道.也暴露出很大的缺陷。 光子晶体的出现使人们看到了解决这些问题的希望。光子晶体的概念于1987年由Yablonovitch[~】和。JohnE21~‘.湖0独立提出。介电常数随空间呈周期性变化的材料称为光子晶体,其周期为光波长量级,光子在光子晶体中受到调制。■■■■■圜滕糖用 普通晶...  (本文共6页) 阅读全文>>

《半导体光电》2003年03期
半导体光电

光子晶体技术——(二)光子晶体光波导

光子晶体及其结构 光子带隙结构是一种周期性介质结构。凡是具有光子带隙结构的材料叫做光子晶体。该材料是类比于半导体材料的电子带隙结构,所以有时人们又把光子晶体叫做光半导体。由于光子晶体具有周期折射率变化的二维(2一D)或三维(3一D)结构,故光子晶体具有光子能带结构,其通过适当的几何结构便可形成对某个光波长的光子带隙。光子晶体最主要的特点是在某一能量范围内的光子不能通过光子晶体或者在光子晶体内部产生的光不能传播,这种特性类似于处于电子带隙中的电子。光子晶体在光纤通信领域中最吸引人的应用是光子晶体光纤和2一D光子晶体波导。前者是通过在光子晶体中心引入一个缺陷,并把有中心缺陷的光子晶体延伸便构成传输光的光子晶体光纤;而2一D光子晶体光波导是通过在2一D光子晶体中引入一个线性缺陷便可构成光子晶体光波导。如果在光子晶体中引入一个点缺陷便可得到一种新颖的微腔设计,利用这种点缺陷谐振器,便可制作出光子晶体激光器。此外,通过改变缺陷的尺寸,也可...  (本文共5页) 阅读全文>>

《光机电信息》2003年08期
光机电信息

光子晶体的数值模拟

1 引  言  利用光子晶体构成超小型光路的研究试验正深入展开 ,而数值分析技术则对光子晶体光路的设计起保证作用 ,因此该技术正逐渐受到人们的关注。在光子晶体上利用特有的光子禁带 (PBG)的光波导 ,即使以光波长的大小弯曲或分岔 ,也不产生辐射 ,从而有望实现超小型光路。在光波导分析领域中 ,辐射的数学处理非常困难。虽然从原理上讲 ,无辐射损耗的光子晶体方可实现光路的设计 ,但必须考虑反射的影响 ,现今市售的光波导分析软件几乎均不适用。本文描述光子晶体光路设计所必需的数值分析技术。作为具体的分析实例 ,重点介绍了有限元法 (FEM )的结果。2 光子晶体光路的分析方法  光波导和光路的分析设计一直采用光束传播法 (BPM) ,市售的分析软件大多随手可得。这一方法极为有效 ,但其惟一的缺点是由于将单向光束传播分析作为前提条件 ,很难处理反射的影响 ,因此在需要考虑反射影响的光子晶体光路分析中 ,通常采用能够自动反映反射影响的时域...  (本文共6页) 阅读全文>>

《世界产品与技术》2003年06期
世界产品与技术

光电子技术的又一重大发展——光子晶体及其应用

光子晶体和结构所周知,微电子学及其应用是建立在对电流精确的控制基础上,而这种控制是通过像硅这样的半导体实现载嚣黝翼蒸器然涤 电子 子不 卞所}腾撰徽韶撒!现象的材料称之为电子禁带材料或称电子带隙晶体,它的周斯隆尺度为电子的德布罗意波长的量级。随着科技进步,科学家们已经在纳米级材料中,肘精心设计的黝制成了光子禁带材料,这就是光子带隙晶体,简称光子晶体二光子晶体可以和电子带隙材料一样产生所谓禁带现象,即这种光子龚弓赞竺 ~ 半导体的开关和逻辑功育睐源于禁带以上电子和禁带以下空穴增益性的控制。而电子禁带的存在和性质主要琅决手材料的原子类型及其晶体结构,即晶格的间距和形状。通过 -用各种不同的原了替代的方法可以改变晶格或缝隙中的原子类型。在硅和其他半导体中,相邻原子的间距约为0 .25nm。光子晶体与之有相同的结构,只不过间距大些(波长量级)o一种典型的光子晶体,其结构是一块钻有许多圆柱形孔的特殊玻璃,圆柱孔紧密排列,孔径为数百nm,如...  (本文共3页) 阅读全文>>