資源描述：
《《光子晶體》PPT課件》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第五章光子晶體PhotonicCrystal自然界中的“光子晶體”PhotonCrystalinnature光子晶體—具有周期結(jié)構(gòu)的介電材料。雖然被稱之為人工材料，但自然界中早已存在擁有這種性質(zhì)的物質(zhì)。盛產(chǎn)于澳洲的寶石——?dú)W泊、澳寶、蛋白石(opal)二氧化硅納米球(nano-sphere)沉積形成的礦物被譽(yù)為寶石世界的精靈同時閃爍出橙紅、藍(lán)、黃、綠等七彩的顏色在不同的方向觀察，這些顏色還會變化或移動產(chǎn)自北美地區(qū)的熱帶雨林大閃蝶群居生活、閃爍的彩帶定性解釋蛋白石和大閃蝶為何會閃爍出斑斕的顏色納微結(jié)構(gòu)干
2、涉花紋空間分布頻率和角度自然界中的“光子晶體”納微結(jié)構(gòu)能對光（電磁波）傳播產(chǎn)生強(qiáng)烈影響大氣：巨大的散射體為啥天空是藍(lán)的呢？云朵為啥是白色的呢？scattering氣體分子：氮、氧等光的散射（ScatteringofLight）瑞利(Rayleigh)和米氏(Mie)散射1871年，英國科學(xué)家瑞利在分析太陽光在具有分子的環(huán)境下的散射時發(fā)現(xiàn)散射光的強(qiáng)度與波長的四次方成反比，頻率越高，散射強(qiáng)度越強(qiáng)。該現(xiàn)象隨后被稱之為Rayleigh散射。粒子大小遠(yuǎn)小于光波波長。1908年，GustavMie研究了粒子大小與
3、散射的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)當(dāng)粒子的大小大于光波波長時，不同波長的散射強(qiáng)度大致相同，與波長無關(guān)。該散射現(xiàn)象后來被稱之為Mie散射。光子晶體----介于Rayleigh和Mie之間的一種情況????????????????????????????????????????????????????????????????????????formostl,beam(s)propagatethroughcrystalwithlittlescattering(mostscatteringcancelscoherently)固
4、體中的光散射色散（dispersion）各種電磁波在真空中傳播的速度是定值進(jìn)入材料后其速度將個不相同——色散由Snell定律可知，不同波長的電磁波以一定角度入射到材料上，其折射角會不相同。利用此現(xiàn)象可以制作光學(xué)系統(tǒng)常用的棱鏡，將不同波長的光分開。這樣的色散稱為材料色散（Materialdispersion）所獲得的折射率與波長的關(guān)系稱為色散關(guān)系（dispersionrelation）。納微結(jié)構(gòu)能對光（電磁波）傳播產(chǎn)生強(qiáng)烈影響利用納微結(jié)構(gòu)來控制光（電磁波）傳播行為目的：為人類的生活服務(wù)信息的二大載體：電
5、子和光子Photons·Wavelength:Eigenvalueequation·Freespacepropagation:Planewavek=wavevector,arealquantityElectronsHψ=EψPlanewave:k=wavevector,arealquantityPhotons·Interactionpotentialinamedium:Dielectricconstant(refractiveindex)·Propagationinclassicallyforbidd
6、enzonePhotontunneling(evanescentwave)withwavevectorkimaginaryandhenceamplitudedecayingexponentially·??????Localization:Strongscatteringderivedfromalargevariationindielectricconstant.eg.inphotoniccrystals·??????Co-operativeeffect:Nonlinearopticalinteract
7、ionsElectronsCoulombinteractions（庫倫力作用）Electron-tunnelingwiththeamplitude(probability)decayingexponentially遂穿效應(yīng)幾率幅指數(shù)衰減Strongscatteringderivedfromalargevariationincoulombinteractions.eg.inelectronicsemiconductorcrystalsManybodycorrelationBiexcitonformati
8、on信息的二大載體：電子和光子光子和電子在各維度上的約束Confinementsofphotonsandelectronsinvariousdimensions光子和電子的遂穿效應(yīng)示意Schematicrepresentationoftunnelingofphotonsandelectrons集成電路芯片技術(shù)的理論基礎(chǔ)是什么？（1）電子能帶理論—電子在周期勢場中的運(yùn)動（2）泡利不相容原理EGConductionBandValenceBandEkEkEG(
