創(chuàng)新技術(shù)講座2-wenkub
2023-03-29 13:06:34 本頁面
【正文】 l Appl. Phys. Lett., 1996, 69, 3797. Shen Ping et al Phys. Rev. Lett. 1999， 82, 4238 當(dāng)外加電場增大時，微球自組裝形成體心立方，柱內(nèi)是有序的晶體排列；進一步加上磁場后，內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由體心四方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為面心立方結(jié)構(gòu)。 光子晶體 自然界中的例子 蝴蝶 貓眼石 光子晶體制備方法 精密機械加工法 半導(dǎo)體微納米制造法 膠體晶體自組裝法 反蛋白石結(jié)構(gòu)法 液晶全息法等 困難：制備足夠小的周期性結(jié)構(gòu)。 ?如果在光子晶體的周期性結(jié)構(gòu)中引入缺陷，破壞其結(jié)構(gòu)的周期性，即在光子禁帶中引入缺陷態(tài)，光波能在缺陷中傳播，且傳輸效率極高。 ? 光子晶體也稱為 光子帶隙材料 或 電磁晶體 ， ? 光子晶體是在高折射率材料的某些位置周期性 的出現(xiàn)低折射率 (如人工造成的空氣空穴 )的材料。 創(chuàng)新技術(shù)講座 （ 2） 光纖通信新器件研究 一、光子晶體及其在光通信中的應(yīng)用 二、微電子機械系統(tǒng) (MEMS)技術(shù) 在光通信中的應(yīng)用 一、光子晶體及其在光通信中的應(yīng)用 ?光子晶體是近十幾年來出現(xiàn)的新型材料； ?可控制光子的運動； ?被科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界稱為 ” 光半導(dǎo)體 ” 或 ” 未來的半導(dǎo)體 ” ； ?是光電集成、光子集成、光通信的一種關(guān)鍵性基礎(chǔ)材料。 ? 是折射率在空間周期變化的介電結(jié)構(gòu)，其變化 周期和光的波長為同一個數(shù)量 ? 高低折射率的材料交替排列形成周期性結(jié) 構(gòu)，產(chǎn)生光子晶體帶隙 (Band Gap，類似于半 導(dǎo)體中的禁帶 )。 光子晶體的特性 晶格類型， 光子材料的介電常數(shù)配比， 高介電常數(shù)材料的填充比。 Lin S Y et al Nature 1998, 394, 251 半導(dǎo)體微納米制造法 由一維等距排列的棒逐層疊加而成，層與層間棒取向是垂直的，次相鄰層的棒相對于第一層均平移了 1/2棒間距，以四層為一個重復(fù)單元，構(gòu)成面心四方結(jié)構(gòu)。由于小球只需微小的運動即可以造成結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，故這種三維光子晶體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換只需簡單的變化外加磁場的相對強度即可達到。 光子晶體光纖 (Photonic crystal fiber— PCF) ?1992年提出 ?在石英光纖上規(guī)則地排列空氣孔， ?光纖的纖芯由一個破壞包層周期性的缺陷態(tài)構(gòu)成。 ?光子晶體光纖的橫截面由非常微小的孔陣列組成，類似于晶體中的晶格，這也是光子晶體名稱的由來。 ?對光纖彎曲和扭轉(zhuǎn)都不能激發(fā)高階模。 ?如果在 PCF空氣孔中填充合適的非線性材料，會顯著提高 PCF的非線性。 ?PCF能夠在波長低于 ?m獲得反常色散，同時保持單模； ?反常色散特性為短波長光孤子傳輸提供了可能性。 第四、消除非線性 ?依靠光子帶隙傳輸?shù)墓庾泳w光纖可使上述障礙迎刃而解。 第五、極小的能量損耗 ?雖然普通單模光纖可以避免模式色散，結(jié)構(gòu)色散也可以做得很低，但材料色散卻是本征性的，無法避免。 ?PCF纖芯可以是空氣或真空，材料色散也就盡可消除了，不會出現(xiàn)延遲等影響數(shù)據(jù)傳輸率的現(xiàn)象。 ?圖 3給出了理論上設(shè)計的高雙折射 PCF截面示意圖。 光子晶體光纖商業(yè)化產(chǎn)品 ?非線性光子晶體光纖；
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