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《光子晶體的結(jié)構(gòu)色_張克勤》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、高層論壇AuthorityForum光子晶體的結(jié)構(gòu)色張克勤，袁偉，張驁(蘇州大學紡織與服裝工程學院現(xiàn)代絲綢國家工程實驗室，江蘇蘇州215123)摘要：結(jié)構(gòu)色因其具有高亮度、高飽和度、永不退色、虹彩現(xiàn)象、偏振效應(yīng)等特點，而這些都是普通顏料色或色素色所不具備的，因此越來越受到科學界和工程界的關(guān)注。本文簡要綜述了光子晶體，光子晶體結(jié)構(gòu)色，人工光子晶體的制備及光子晶體結(jié)構(gòu)色的應(yīng)用，并提出目前光子晶體與結(jié)果色研究中需要解決的問題。關(guān)鍵詞：光子晶體；光子帶隙；結(jié)構(gòu)色；人工構(gòu)色1引言化和減小能耗下提高運作速度的要求，以電子顏色和光是不可分割的。早在1972年牛頓
2、為信息載體的半導體器件的能力已經(jīng)達到了極就提出光線并沒有顏色，只有某種能激起這樣限（由摩爾定律所決定）。而與電子相比，光或那樣顏色感覺的本領(lǐng)或傾向，那么什么是顏子具有許多獨特的優(yōu)勢：速度快、沒有相互作色，我們不禁會問。其實，顏色就是我們?nèi)四X用，可攜帶更多的信息。因此，下一代器件的對光線的一種反應(yīng)，當光線射到我們的眼睛主角將是光子，如何控制光子，將引導著下一里，從而引起我們視網(wǎng)膜上感光細胞的化學變次即將到來的科技革命?；?，產(chǎn)生電信號，再通過神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)酱?98自7年E.Yablonovitch和S.John分別提出腦，由大腦翻譯產(chǎn)生出結(jié)果。光子晶體
3、和光子能帶結(jié)構(gòu)的概念以來，人們開一般我們看到的顏色主要有兩大來源：色始了對光子控制的研究。在過去的十幾年內(nèi)，素生色和結(jié)構(gòu)生色。衣服上染料的顏色，食物光子晶體的理論研究和相關(guān)實驗及其應(yīng)用得到中色素的顏色等，都屬于色素色，是色素分子了迅速的發(fā)展。通過選擇性的吸收、反射和透射特定頻率的光2.1光子晶體的原理線從而展現(xiàn)不同的顏色，其顏色機理涉及分子光子晶體的原理首先是從類比于原子晶體軌道、電子躍遷等理論。天空的藍色，孔雀羽開始的，因而可以通過理解原子晶體來對光子毛的顏色等，都屬于結(jié)構(gòu)色，是光線通過干晶體的工作原理有初步的認識。對于原子晶體涉，衍射和散射產(chǎn)生
4、的。結(jié)構(gòu)色具有高亮度、我們可以看到原子是周期性有序排列的，正是高飽和度、永不退色、虹彩現(xiàn)象、偏振效應(yīng)等這種周期性的排列，才在晶體之中產(chǎn)生了周期特點，而這些都是普通顏料色或色素色所不具性的勢場。這種周期勢場的存在，使得運動的備的，因此越來越受到科學界和工程界的關(guān)電子受到周期勢場的布拉格散射，從而形成能注。本文主要介紹了光子晶體的基本概念、結(jié)帶結(jié)構(gòu)，帶與帶之間可能存在帶隙。電子波的構(gòu)色與光子晶體及其應(yīng)用等。能量如果落在帶隙中，就無法繼續(xù)傳播。其2光子晶體實，不論是電磁波，還是光波，只要受到周期20從世紀中葉開始，人類就進入了信息革性調(diào)制，都有能帶結(jié)構(gòu)，
5、也都有可能出現(xiàn)帶命時代，而半導體的出現(xiàn)，進一步推動了信息隙。而能量落在帶隙中的光波同樣不能傳播。革命的快車?？梢哉f，我們目前所處的時代是由此我們知道在原子晶體中，原子的周期性排半導體時代。目前幾乎所有的半導體器件都是列產(chǎn)生了能帶結(jié)構(gòu)，而能帶又控制著載流子圍繞如何利用和控制電子的運動，電子在其中（半導體中的電子或者空穴）在半導體中的運起著決定性的作用。然而隨著電路進一步小型動。39高層論壇AuthorityForum與之類似，光子晶體是電介質(zhì)折射率周期2.2.1一維光子晶體性變化導致光子帶隙結(jié)構(gòu)，從而由光子帶隙結(jié)一維光子晶體是最簡單的光子晶體。它是構(gòu)
6、控制著光在光子晶體中的運動。光子晶體是由兩種或兩種以上的介質(zhì)材料交替疊層而成，在高折射率材料的某些位置周期性的出現(xiàn)低折在垂直于介質(zhì)層的方向上，介電常數(shù)是空間坐射率的材料。高低折射率的材料交替排列形成標的一維周期性函數(shù)，而在平行于介質(zhì)層平面周期性結(jié)構(gòu)就可以產(chǎn)生光子晶體帶隙(Band的方向上介電常數(shù)保持不變，每層介質(zhì)是均勻Gap)1。有關(guān)電子和光子的能帶結(jié)構(gòu)比較見圖。的、各向同性的，它可以在一個方向上形成光子帶隙結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上，一維光子晶體類似于光學多層介質(zhì)膜，這樣的光子晶體在光纖和半導體激光器中已得到了大量的應(yīng)用。一維光子晶體的折射率只在一維方向上周
7、期性變化，一個周期可以由幾層不同折射率的材料組成，最簡單的情況是由兩種材料組成，整個光子晶體是由許多周期重復(fù)排列而成。1995年Joannpoulos等人指出，一維光子晶體由于有限的邊界，也會出現(xiàn)類似二維和三維的全向能隙結(jié)構(gòu)，在帶隙結(jié)構(gòu)中形成不依賴于入射光偏振方向和入射角的一個較寬的全向帶隙。Dowin等還從理論上分析出在一維光子晶體中出現(xiàn)全向能隙的必要條件。關(guān)于全向能隙一維光子晶體，Chen等人用溶膠凝膠法制備TiO22/SiO一維光子晶體在近紅外得到70nm的全向能隙。由于在可見光波段一維光子晶體帶隙較窄，因此擴展帶隙成為人們研究的熱點。圖1電
8、子和光子的能帶結(jié)構(gòu)比較Li等人采用無序的一維光子晶體對帶隙進行了（V.Mizeikis,S.Juodkazis,A.Mar
