[发明专利]异质结构的一维光子晶体

说明书

技术领域

本发明属于物理技术应用的技术领域，涉及一种异质结构的一维光子晶体结构。

背景技术

Yablonovitch E.Inhabited spontaneous emission in solid-statephysics and electronics.J.Phys.Rev.Lett.，1987，58(20)：2059-2062在研究抑制自发辐射时，提出了光子晶体的概念。几乎同时，John S.Stronglocalization of photons in certain disordered dielectricsuper-lattices.J.Phys.Rev.Lett.，1987，58(23)：2486-2489；Yablonovitch E.Gmitter T.Photonic band structure：theface-centered-cubic case employing nonspherical atoms.J.Phys.Rev.Lett.，1991，67：2295-2298在讨论光子局域时也独立地提出了这个概念。所谓光子晶体就是一种由介电常数不同的介质材料在空间上周期性变化的人工介质结构。由于介质对光的折射率呈周期性分布，光波在其中传播时会受到调制，其色散关系呈带状分布，出现不连续的光子能带，能带的间隙为光子禁带或带隙(简称PBG)。光子晶体从空间结构上可分为一维、二维和三维光子晶体。一维光子晶体是最简单的一种结构，它是由具有不同折射率的单层膜经交替变化而组成的光学多层薄膜，频率处于光子带隙范围内的电磁波不能在其中传播。特别是，经过精心设计的一维光子晶体结构可具有全向能隙性质(Fink，Winn J N，Fan Setal.A dielectricomnidirectional reflector.J.Sicience，1998，282(5398)：1679-1682)，这使得一维光子晶体的应用前景更为广阔，因而成为当前的热点研究课题之一。

传统的一维介电光子晶体的带隙不宽、带内反射不强，特别是禁带受角度、极化的影响很大。为了获得更宽的光子带隙，人们尝试了多种结构，如一维二元和三元结构、圆形分布、准周期结构、非关联无序结构、金属/介质结构等(宁学峰，荣垂才，闫珂柱.介质折射率对一维三元光子晶体带隙的影响.量子光学学报，2006，12(1)：53-57；宁学峰，闫珂柱.对一维光子晶体带隙变化规律的研究.激光杂志，2004，25(4)：43-45；王利，王占山，吴永刚，王少伟，陈玲燕.具有禁带展宽特性的一维光子晶体.光子学报，2004，33(2)：229-231；蒋美萍，王旭东，巢小刚.准周期结构一维光子晶体的带隙特性与滤波特性.量子电子学报，2005，22(6)：884-888；谢应茂.一维光子晶体中厚度无序对光传输特性的影响.赣南师范学院学报，2005，3：12-14；高强，闫敦豹，袁乃昌.一维金属-介质光子晶体的特性.国防科技大学学报，2005，27(4)：45-47)，并进行了大量的带隙拓宽研究。比如，将具有不同周期的一维光子晶体组合形成所谓一维“异质结构”光子晶体，可获得超宽的光子带隙(X Wang.Enlargement of omnidirectionaltotal reflection frequency range in one dimensional photoniccrystals by using photonic hetreostructures.J.Appl.Phys.Lett.，2002，80(23)：1-4293；Wang Li，Wang Zhan-shan et al.Enlargement ofthe Nontransmission Frequency Range of Multiple-channeled Filtersby the Use of Heterostructures.J.Appl.Phys.Lett.，2004，95(2)：424-426；Q Qin et al.Resonance transmission modes in dual-periodicaldielectric multilayer films.J.Appl.Phys.Lett.，2003，82：4654；邓立儿，王永生，徐征，王东栋，张春秀，韩笑.宽频带一维三元光子晶体异质结构全方向反射镜.光电技术与系统文选，2005：21-25)。另一方面，受半导体掺杂效应的启发，在周期性多层膜中夹杂一层或多层，构成缺陷层，导致带隙内出现缺陷模，可用于滤波。

发明内容