二十一世纪是电子时代,电子器件已经广泛的用于生活和工作的各个领域,尤其是促进了通讯和计算机产业的发展。近年来,电子器件的进一步小型化以及在减小能耗下提高运行速度变得越来越困难。人们渐渐感到了电子产业发展的极限,转而把目光投向了光子,提出用光子信息载体代替电子的设想。
本报告从光子晶体的概念出发,介绍光子晶体的基本原理。电子器件是基于电子在半导体内的运动,而光子器件是基于光子在光子晶体中的运动,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。由于介电常数存在空间上的周期性,进而引起空间折射率的周期变化。当介电系数的变化足够大且变化周期与光波长相当时,光波的色散关系会出现带状结构,此即光子能带结构。由于光子晶体的这一特点,使得光子器件的主要特点是运行速度快、能量耗损小、因而工作效率高,在光波导器件、高效率发光二极管、光子开光等方面具有巨大的应用前景。
由于不同的应用环境对光子晶体有不同的要求,报告将介绍光子晶体的制备方法,光子晶体是一种人造微结构,它的晶格尺寸与光波的波长相当,是晶体晶格尺寸的1000倍。光子晶体的制作具有相当大的难度,根据适用的波长范围,制作技术也不同。此外,还需要引入缺陷态,因此,制作过程往往需要采用多种技术才能完成。最后介绍光子晶体应用的实例和发展前景。