光子晶体及其在全光集成中的应用

光子晶体及其在全光集成中的应用
作者：刘亚慧
来源：《科技创新与应用》2013纹眉机年第火锅餐具24期

摘超高压电容>家用电器销售>真空回流炉要：光子晶体是一种近年被人们广泛研究的新型结构材料，其对光波的有效调控特性使得全光信息系统的实现成为了可能，广阔的应用前景使光子晶体成为国际学术界的一个研究热点。本文简要介绍了光子晶体的概念以及基于光子晶体的器件在全光集成系统中应用。

关键词：光子晶体；光子带隙；全光集成

在过去的半个世纪中，半导体技术在人们的日常生活中已经扮演重要的角。但是现代高科技的飞速发展要求集成电路微型以及高速化，以电子作为信息载体的局限性不断的被暴露出来。与电子相比，光子具有更多的信息容量、更高的效率、更快的响应速度、更强的互连能力和并行能力、更大的存储量、更低的能量损耗。所以，在半导体器件的进一步小型化和在减小能耗下提高运行速度成为难题后，人们提出了用光子作为信息载体替代电子的设想。这就必须到一种能够像半导体束缚电子一样束缚光子的材料，而光子晶体就是这种新材料。

光子晶体就是由2种或2分子筛膜种以上的具有不同介电函数的材料在空间周期性排列而形成的一种人工设计的新材料，又称为光子带隙材料。我们知道在固体材料中，由于原子核的周期性势场的作用，电子会形成能带的结构，带与带之间（如价带与导带之间）有可能会有能隙，称之为禁带。与此相似，当电磁波在介电函数周期性变化的材料中传播时，由于空间周期性分布的介电函数对电磁波的调制作用，同样会产生带隙，又称为光子带隙（photonic bandgap，PBG）。半導体材料的缺陷和掺杂特性会影响其能带结构。向高纯度的半导体晶体中掺人少量杂质，禁带中会出现相应的缺陷能级和杂质能级。类似地，可以在光子晶体中引入缺陷，缺陷的引入同样会在光子带隙中产生相应的缺陷态，使光子晶体的能带结构受到影响，从而产生缺陷态和缺陷能级。迄今为止，光子晶体在理论、实验和应用研究方面已经取得了很大的进展，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出并被广泛研究。

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