版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
光子晶体及其应用内容光子晶体简介光子晶体的特性光子晶体的应用光子晶体的制作人类材料史利用自然材料石器时代、铜器时代、铁器时代...材料改性青铜、陶瓷、水泥…更深层次电学特性:金属、半导体…磁学特性光学性质操控电子的流动ICSemiconductorlaser...我们能否控制光子的流动?半导体导带价带杂质态禁带电子能带原子势场的周期排列单原子势场能级Ek能带GLXGeGLXSiEgEg[111][100][111][100]Electronicbandstructures
传统的操控光的流动全反射qcn=1.55,qc=40.2o
Criticalangle光子比电子的优点传播速度更快携带更大信息更大的带宽电子系统:几百
KHz光纤系统:
THz无光子-光子相互作用更小的能量损耗全光通讯二十一世纪:internetera光纤电子器件全光器件能否控制光子的流动?Whatisphotoniccrystal?'Baby,OneMoreTime'
'OopsIdiditAgain'
光子晶体是什么?周期排列的人工微结构材料构成材料: 半导体、绝缘体、金属材料等单元尺寸: 毫米、微米、亚微米光子能带、光子禁带wkspaceDOSPhotonicbandstructure00光子晶体均匀介质wk光子能带的起源
Bragg散射
Mie共振0kw0p/ddPhotoniccrystalsinnaturePhotoniccrystalsinnatureWeevil象鼻虫PhotoniccrystalsinnatureSeamousePhotoniccrystalsinnaturebluegreenyellowbrown二维光子晶体二维光子晶体三维光子晶体LincolnlogstructurePhotoniccrystalsvssemiconductorsFermion,s=1/2Boson,s=1e-e:strongp-p:absentElectronicPhotonic半导体~光子晶体半导体光子晶体1930年代电子能带论(电子带隙)1987年光子能带(光子带隙)
1948年发明晶体管1991年实验验证1990年代原型器件
1958年发明集成电路目前探索集成光路1960年代以后微电子革命21世纪光子技术革命光半导体未来的半导体NobelNobelNobel?
迅速成为国际学术界的研究热点
93年起,研究论文每年增长>70%《科学》1998Bestbets衰老、对付生化武器、光子晶体、吸热池、哮喘治疗、全球气候走向《科学》1999Runners-up国际上激烈竞争基于光子晶体的光子集成线路计划基于蛋白石结构的光子晶体波长尺度的通讯用光子部件超快光子学计划重组天线计划可调光子晶体计划毫米和亚毫米波段的集成天线技术日美欧光子晶体的能带结构带隙光子能带结构允许带允许带频率禁带标度不变性光限制光波导光折变光子线路微腔波导ScalingpropertySpontaneousemissionFermigoldenrulesExcitedstateGroundstatephotonSpontaneousemission:modificationNaturalInhibitedEnhancedNozero-pointfluctuationGroundstateExcitedstateStrikingamatch,istherelight?FreespacePBG光子晶体的未来新型光学、光通讯器件国防科技未来的半导体、光半导体未解决的重大问题1、带隙调控2、物理特性的发现带隙的形成机理宽带隙、多带隙处于初始阶段3、材料的制备尚无独特的方法4、新型器件的开发半导体:大规模应用光子晶体:研发阶段宽带全向全反射器Photoniccrystal核爆射线探测器假目标?光子晶体天线Brownetal.,J.Opt.Soc.Am.B10,404(1993)一维全方位反射镜Y.Fink,etal.,Science
282,1679(1998)布儒斯特角的修饰qiqtnintqiqtnintpwave各向异性布儒斯特角的修饰与消失光子晶体光纤J.C.Knight,etal.,Science
282,1476(1998)自聚焦现象:超吸收应用X-射线激光微波吸收?红外吸收?光波导微腔MicrocavityPhotoniccrystalmicrocavityGrating-likemicrocavityCylindricalcavity新型光子晶体激光器世界上最小的激光器DefectregionActiveregion:InGaAsPa=515nmr=180nmO.Painteretal.,Science284,1819(1999).光限制器、光开关n1n2
透射率光子带隙M.Scalora
etal.,Phys.Rev.Lett.73,1368(1994).机理微结构设计材料制备原型器件上载/下载频道滤波器光通讯SuperprismConventinalprismPBGprism小尺寸、大波长Crystalofcapacitors.Fourlayersofthestructureformoneperiodofthediamondlattice(fromPhys.Rev.Lett.80,2829).LightSneaksthroughSmallHolesJ.A.Porto,etal.,Phys.Rev.Lett.83,2845(1999)修饰发射特性:红外隐身频率光子晶体热辐射材料发射率黑体辐射实际材料有光子晶体光延迟w01TransmissionPBGPhotonicMoleculeM.Bayer,etal.,Phys.Rev.Lett.81,2582(1998)Photonsconfinedwithinthephotonicmoleculearerestrictedtoasetofdiscreteenergies,likeelectronsinarealmolecule光子晶体偏振器TMTE光子晶体量子阱:多通道滤波器(AB)m(AB)m(CD)n能带结构透明金属微波与红外可见光Agglass红外反射光谱平均反射率95%可见光透射光谱黄色带红色带LefthandedmaterialsEB=mHkm>0RighthandedmaterialsEB=mHkm<0S=E
HHS=E
HLefthandedmaterials传播条件自然界没有!反常的多谱勒效应反常的轫致辐射反常的反射反常辐射光压新现象InverseDopplereffect反常折射现象一维光子晶体二维光子晶体二维光子晶体三维微波光子晶体LincolnLog-likestructureSmallestthree-dimensionalphotoniccrystalyetfabricatedexcludeslightinthewavelengthrangearound1.5m.ShawnLinetal.,OpticsLetters,1January,1999Infraredphotoniccrystalsfabricatedusingdeepx-raylithographyG.Feiertag,etal.,App.Phys.Lett.71,15September1997金属光子晶体OpalSiO2particlesfccstructureInverseopalJ.E.G.J.WijnhovenandW.L.Vos,Science
281,802(1998)Orderedmicroporousmaterialsfromrod-coilblockcopolymerS.A.JenekheandX.L.Chen,Science
283,372(1999)Sonicbandgap
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 康乾盛世(上)教案 华东师大版
- 人音版八年级音乐下册(简谱)第二单元 乐海泛舟《摇篮曲 》教学设计
- 公司装修发票合同模板
- 医院门诊用工合同模板
- 主营护栏安装合同模板
- 售楼合同模板有编号
- 劳民工合同模板
- 产品经营承包合同模板3篇
- 商铺续租赁合同模板
- 便宜门窗安装合同模板
- 厦门本土文化课件
- 2023年上海临港外服人力资源有限公司招聘笔试题库及答案解析
- 名著黑布林《快乐王子》阅读试题(含答案)
- 看图猜成语大全(含答案)课件
- NB∕T 10731-2021 煤矿井下防水密闭墙设计施工及验收规范
- 图解思考-功能泡泡图课件
- 手远端软组织缺损治疗课件
- 六年级上册英语课件-Unit3 Holiday fun 第2课时 |译林版(三起) (共24张PPT)
- 苏教版译林小学英语人物Word可打印头像
- 人教版八年级下册英语全册教案完整版教学设计含教学反思
- 排水工程开工报告文字说明范文
评论
0/150
提交评论