[NSFC]光子带隙调控、新效应及其应用
光子带隙调控新效应及其应用-图文
光子带隙调控新效应及其应用-图文项目名称：光子带隙调控、新效应及其应用起止年限：依托部门：陈鸿同济大学2022.1至2022.8教育部上海市科委首席科学家：二、预期目标总体目标：围绕光子晶体的带隙调控、新现象及其应用，研究光子晶体带隙调控新机理和新现象，如特异材料及复合周期性结构和关联光子学微结构阵列；研究光子人工微结构集成回路的调控机理与新现象，如光子晶体和亚波长金属周期微结构中高品质微腔、对量子受限系统中的受激激发和自发辐射过程的影响、量子信息的制备和调控等。
研究光子晶体中光调控新效应与潜在应用研究，如三维光子晶体的光调控新效应、非线性光子晶体的光调控新效应、光子局域共振微结构诱导的干涉效应和宏观量子效应等。
通过项目的实施，在基础研究上取得一批在国际学术界领先的成果，产生一批有自主知识产权的专利技术，为光通讯、微波通讯、光电集成、航空航天系统及国防科技等领域的跨越式发展提供基础研究支撑。
五年目标：1.设计与制备微波波段特异材料，利用特异材料及其复合周期结构的特殊带隙结构、奇异缺陷模式和界面模式，研制新型微波原理性器件如新型飞行器天线罩、用于高速移动系统无线信道分析的新型天线等。
2.设计与制备光子晶体与量子受限系统复合结构，利用光子晶体与量子受限系统复合结构光电量子调控和量子限制所产生的新激光原理和激光现象，研制新型激光器。
3.设计与制备亚波长金属周期微结构与量子受限系统复合结构，利用光子晶体与量子受限系统复合结构光电量子调控和量子限制所产生的新跃迁激发原理和吸收现象，研制新型红外波段探测器。
4.设计与制备光子学微结构阵列，利用非线性光子学微结构阵列的特殊带隙结构和光调控效应，研制新型光调制器件如光开关。
5.发表一批高质量学术论文，形成一批有自主知识产权的专利技术。
三、研究方案学术思路：本课题以未来信息技术为目标，从学科前沿与国家需求有机结合点出发，紧密围绕光子晶体的带隙调控与新现象这一中心任务，将材料制备、测试和表征、理论分析和器件应用等有机结合起来，针对具体的关键科学问题进行系统和深入的研究和探索。
光子晶体中的能带结构与光学波导效应
光子晶体中的能带结构与光学波导效应引言随着人类对光学科学的不断深入研究，光子晶体作为一种新兴材料，引起了广泛的关注。
光子晶体是一种具有周期性结构的介质，在此结构中光的传播被限制或操控，从而产生一系列独特的光学效应。
其中，能带结构和光学波导效应是光子晶体中最为重要的两个方面。
本文将详细介绍光子晶体中的能带结构和光学波导效应，并探讨其在光学应用中的潜在价值。
光子晶体的基本概念光子晶体，又称为光子晶格或光子带隙材料，是一种具有调制折射率的周期性结构。
与电子晶体类似，光子晶体中也存在能带结构，即光子带隙。
光子晶体的制备方法多种多样，可以根据不同的应用需求选择不同的制备方法。
典型的制备方法包括自组装、纳米加工以及溶胶凝胶等。
光子晶体的周期性结构导致了光子能量的禁带结构，其中的带隙区域在光学波长尺寸范围内，可以对特定波长的光进行完全或部分的反射或禁闭。
这种能带结构的调控使得光子晶体能够在光学通信、光学传感、光电子器件等领域发挥重要作用。
光子晶体中的能带结构光子晶体中的能带结构指的是光子晶体中光的能量在空间中的分布状态。
光子晶体的能带结构如同电子在晶体中的能带结构一样，可以分为导带和禁带。
导带中的光子能够在光子晶体中自由传播，而禁带中的光子能量被禁止传播，因此禁带区域内的光子形成了光子带隙。
光子晶体中的能带结构可以通过调节晶格结构、折射率的变化以及周期性的改变等方式进行调控。
通过控制光子晶体的周期性结构，可以改变能带结构的宽度和位置，从而实现对特定波长的光进行选择性的传播或反射。
通过调节光子晶体的尺寸和结构参数，可以实现对带隙位置和宽度的调控。
光子晶体中的能带结构对光的传播产生重要影响。
当光的波长与光子晶体中的禁带结构相匹配时，光将无法通过光子晶体，从而形成光学隔离效应。
这种能带结构的特性在光学通信和光学传感中具有广泛的应用潜力。
光子晶体中的光学波导效应光学波导效应是指在光子晶体中通过调节结构参数，使得光在材料内部进行导波传输的现象。
光子晶体材料的能带结构与光学性质分析
光子晶体材料的能带结构与光学性质分析引言：光子晶体材料近年来备受关注，它能够控制光的传播和频率，具有广泛应用前景。
光子晶体材料的独特属性与其能带结构和光学性质密切相关。
本文将从能带结构和光学性质两个方面分析光子晶体材料的特点与应用。
一、能带结构分析1. 布拉格反射与光子带隙光子晶体材料具有周期性的结构，其中的周期性结构可以与入射光波的波长形成布拉格反射。
当入射光波长等于布拉格反射条件时，出射光波被禁阻，形成光子带隙。
通过调整光子晶体材料的周期性结构，可以有效控制光的传播和频率。
2. 光子带隙的特性光子带隙是光子晶体材料独特的能带结构特点之一，其宽度和位置对于光的传播和频率起到决定性作用。
光子带隙的宽度与材料中原子的折射率和周期性结构的参数有关。
通过调节这些参数，可以实现对光子带隙的调控，拓宽带隙宽度和改变带隙位置，进而实现对光传播和频率的精确控制。
二、光学性质分析1. 光子晶体材料的色散性质光子晶体材料中的能带结构对于光的传播速度和频率有显著影响，其中色散性质是光子晶体材料的重要特征之一。
色散性质可以通过能带结构中的斜率来描述，斜率越大，色散性质越好。
利用光子晶体材料的色散性质，可以实现对不同波长光的分离和调制，有助于提高光通信和光信息处理的效率。
2. 光子晶体材料的非线性光学性质由于光子晶体材料具有较高的折射率和强烈的光场调制效应，其非线性光学性质较强。
光子晶体材料可以通过选择合适的光子带隙来增强或抑制非线性效应，用于实现光信号的调制、光开关和光学限幅等应用。
此外，利用光子晶体材料的非线性光学性质还可以实现光学泵浦放大器、激光器和功能光纤等器件的发展。
结论：光子晶体材料的能带结构和光学性质是其独特功能的基础。
通过对能带结构和光学性质的深入分析，可以更好地理解光子晶体材料的特点与应用，并为其在光通信、光信息处理、光探测等领域的进一步研究和应用提供指导和依据。
随着光子晶体材料研究的深入，相信它将在未来的光学领域发挥越来越重要的作用。
光子晶体光学性质及应用研究
光子晶体光学性质及应用研究光子晶体是一种周期性的光学介质，它能够控制光的传播和电磁波的频率。
因此，它被广泛应用于光子学、奈米技术和量子物理学等领域。
本文将探讨光子晶体的光学性质及其应用研究。
一、光子晶体的结构光子晶体又称为光子晶体体系，它是一种三维的微结构，由两种或多种折射率不同的材料交错排列而成。
其周期性的结构可与X射线衍射图谱相容，这使得光子晶体结构更加稳定。
光子晶体的周期性结构可被描述为一个具有周期性类型的反射格子。
当光子进入晶体时，光子会受到结构的限制而无法传播，因此，光子晶体被称为光子带隙材料。
光子晶体的带隙材料限制了光子在晶体中的传播，并阻碍了将光子从材料中释放出来。
二、光子晶体的光学性质1. 带隙结构带隙结构是光子晶体最重要的光学性质之一。
当光子晶体的周期性结构与光子波长相当时，晶体的折射率会变化，光子波长会被阻碍，因此，光子波长不能穿过晶体。
这种阻碍被称为带隙。
光子晶体的带隙结构比普通晶体的带隙结构更加独特。
2. 带隙的调节带隙可以通过改变光子晶体的结构而调节。
调节可以通过改变晶体的格子常数、导入分子缺陷或添加金属粒子等方式实现。
3. 光效应光子晶体可表现出一些特殊的光效应，例如衍射、散射、透射和吸收。
这些光效应可用于制造新型的传感器、光学滤波器和光学开关等。
三、光子晶体的应用1. 光学控制器件光子晶体可制造出一些特殊的光学控制器件，例如光学调制器、光学滤波器、光谱成像器和光波导器等，这些控制器件在光通信和光计算等领域有广泛的应用。
2. 光子学传感器光子晶体中的局部折射率变化可用于制造高灵敏度的光子学传感器。
光子学传感器可在生物医学、环境监测和工业制造等领域中有很多应用。
3. 太阳能电池光子晶体中的带隙结构可用于制造太阳能电池。
由于光子晶体的带隙特性，它能够有效地增强太阳电池的光吸收效果，从而提高太阳电池的转换效率。
四、结论光子晶体是一种光学介质，它具有周期性的结构和调节带隙的能力。
光子晶体的制备和应用研究进展
光子晶体的制备和应用研究进展一、本文概述光子晶体，也称为光子带隙材料，是一种具有周期性折射率变化的介质结构，其独特的性质使得光波在其中传播时受到调制，类似于电子在晶体中的行为。
自二十世纪末光子晶体概念提出以来，其制备技术和应用研究便成为了科学研究的热点。
本文旨在概述光子晶体的制备方法以及在不同领域中的应用研究进展，以期对光子晶体的未来发展提供全面的视角和深入的理解。
我们将对光子晶体的基本概念和特性进行简要介绍，以便为后续的研究进展提供理论基础。
随后，我们将重点综述目前光子晶体的主要制备方法，包括胶体自组装法、激光全息干涉法、逐层堆积法等，并探讨各种方法的优缺点及其适用范围。
在应用研究方面，我们将关注光子晶体在光子器件、光通信、太阳能电池、传感器以及生物医学等领域的应用进展。
我们将详细分析这些应用背后的原理、技术实现以及取得的成果，并对未来的发展趋势进行展望。
我们将对光子晶体的研究现状进行总结，并指出当前面临的挑战和未来的发展方向。
通过本文的综述，我们期望能够为读者提供一个全面而深入的了解光子晶体制备和应用研究的平台，推动光子晶体在科学技术和工业领域的进一步发展。
二、光子晶体的制备技术光子晶体的制备技术自其概念提出以来，经历了长足的发展和进步。
光子晶体的制备技术主要分为两大类：自上而下（Top-down）和自下而上（Bottom-up）的方法。
自上而下法主要包括机械加工、微影术和激光刻蚀等。
这些方法通常用于制造具有周期性结构的三维光子晶体。
机械加工方法可以通过精确控制机械力，如研磨、切割和雕刻等，来创建具有特定周期性结构的光子晶体。
微影术则利用光化学反应在基材上生成特定的图案，然后通过化学或物理手段进行蚀刻，从而制作出光子晶体。
激光刻蚀则使用激光束直接对材料进行刻蚀，形成光子晶体。
这些方法的主要优点是制造精度高，可以大规模生产，但设备成本较高，且难以制备出具有复杂结构和精细调控的光子晶体。
自下而上法则主要包括胶体自组装、溶胶-凝胶法、气相沉积和生物模板法等。
光子晶体与亚波长光学的研究和应用
光子晶体与亚波长光学的研究和应用光子晶体是一种具有周期性结构的材料，其特点是具有光子带隙，可以在特定频率范围内对光进行完全反射。
亚波长光学是指在波长远小于光束横向尺寸的情况下进行光学研究和应用。
光子晶体与亚波长光学相结合，可以实现一系列新颖的光学现象和应用。
光子晶体的研究和应用吸引了广泛关注，因为它具有许多独特的光学特性。
首先，光子晶体的周期性结构使得光的传播受到限制，产生了光子带隙。
这意味着在特定频率范围内，光无法传播，从而实现了光的完全反射。
在光子带隙内的光也会被光子晶体散射，产生一些有趣的光学效应。
其次，光子晶体可以实现光的导波和调控。
通过在光子晶体中引入缺陷，可以形成光子晶体波导，实现光的传导。
与传统的光波导相比，光子晶体波导具有更小的损耗和更大的模式面积，有助于实现高效率的光传输。
通过调控光子晶体波导的结构，可以实现对光信号的调制和控制，从而实现光的能量调控、相位调控、光的分波器、滤波器等应用。
此外，光子晶体还可以用于光的放大、激光和光传感器等领域。
通过在光子晶体中引入发射中心，可以实现光的放大，形成光子晶体激光器。
相比传统的激光器，光子晶体激光器具有更低的阈值功率和更窄的线宽，有助于实现高品质的激光输出。
此外，光子晶体结构的调控还可以实现针对特定物质或环境的光传感器，具有高灵敏度和高选择性。
亚波长光学是光的研究和应用的一个重要分支，在纳米尺度下具有很多独特的光学现象。
例如，纳米颗粒在特定波长下可以表现出金属和介质的特性，实现光的表面等离子共振，从而实现光的局域场增强、非线性光学等应用。
另外，亚波长光学还包括纳米光学器件的制备和应用。
通过制备纳米级光学器件，可以实现对光的高度控制，并且可以在亚波长尺寸下实现更高的光学分辨率。
将光子晶体与亚波长光学相结合，可以实现更多新颖的光学现象和应用。
例如，通过在光子晶体中引入纳米颗粒，可以实现光的局域场增强，从而实现更高的灵敏度的光学传感。
另外，光子晶体结构的调控可以实现更小尺寸的光波导器件，从而实现更高的集成度和更高的光传输效率。
光子晶体材料的制备及其应用
光子晶体材料的制备及其应用第一章：光子晶体材料的概述光子晶体是一种能够调控光的物质，它的晶体结构类似于普通晶体，但具有周期性的折射率变化。
在光子晶体中，光的波长会受到晶体结构的拦截和反射，进而发生抑制或放大的现象，这种光的控制在现代光电技术和光学传感领域具有广泛的应用。
光子晶体材料的制备和应用非常广泛，包括制备方法、材料特性、性能调控和应用领域。
本文将介绍光子晶体材料的制备及其应用，并分成三个章节，分别是制备方法、材料特性和应用领域。
第二章：光子晶体材料的制备方法1. 三维光子晶体三维光子晶体是通过周期性排列微米级或纳米级的介质构成的，制备方法较为繁琐，但在光子晶体领域应用最广泛。
其制备方法主要有两种：自组装技术和光刻技术。
自组装技术主要是利用介质的自组装能力实现光子晶体的制备；而光刻技术则是将介质制成固体模板，再通过化学反应或成型加工等方法实现光子晶体的制备。
2. 嵌入式光子晶体嵌入式光子晶体是将介质微球嵌入到其他材料中，形成的一种复合材料，其制备方法主要有两种：直接嵌入法和浸涂法。
直接嵌入法是将制备好的介质微球直接嵌入到其他材料中，浸涂法则是将介质微球浸涂在其他材料的表面上，然后固定在上面，形成复合材料。
3. 二维光子晶体二维光子晶体是通过周期性排列微米级的介质构成的，其制备方法主要有两种：自组装技术和刻蚀技术。
自组装技术主要是利用介质的自组装能力实现光子晶体的制备，刻蚀技术则是将介质制成固体模板，再通过化学蚀刻或成型加工等方法实现光子晶体的制备。
第三章：光子晶体材料的特性光子晶体材料在结构上具有周期性的复杂性，由此可产生许多特殊的光学和物理特性：1. 光子带隙光子晶体中的折射率随着时间和空间的变化而变化，形成了一系列禁戒带隙，这些带隙的存在决定了光的传输和反射特性。
2. 超衍射限制光在普通的材料中受衍射极限的限制，但在光子晶体中，凭借其周期性排列结构，可使光的波长比常规物质的衍射极限小，产生超衍射现象。
南开大学科技成果——纳微结构非线性光学、光调控与器件应用
南开大学科技成果——纳/微结构非线性光学、光调控
与器件应用
本项目主要开展纳微结构体系光子带隙的设计、纳微结构体系的光学非线性效应、光波传播动力学以及光控光操作应用等方面的研究，发展在介观尺度下调控光子传输行为的新效应、新原理与新技术。
已在Physical Review Letters、Optics Letters、Applied Physics Letters和Optics Express等国内外重要学术刊物上发表论文30余篇。
其中有关铁锆双掺铌酸锂晶体的相关成果被《Science Archived》收录，有关非传统偏压配置条件下各种非线性光子学晶格的制备及其非线性光调控方面的研究成果被OSA选为2008年光学领域的重要进展在《Optics & Photonics News》上发表。
成果图片：
图1 二维“脊背”型光子晶格、带隙孤子的相位空间结构图和空间
频谱
图2 非传统偏压条件下的各种非线性光子学晶格
图3 系列掺锆铌酸锂晶体。
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项目名称：光子带隙调控、新效应及其应用首席科学家：xxx起止年限：2011.1至2015.8依托部门：教育部上海市科委二、预期目标总体目标：围绕光子晶体的带隙调控、新现象及其应用，研究光子晶体带隙调控新机理和新现象，如特异材料及复合周期性结构和关联光子学微结构阵列；研究光子人工微结构集成回路的调控机理与新现象，如光子晶体和亚波长金属周期微结构中高品质微腔、对量子受限系统中的受激激发和自发辐射过程的影响、量子信息的制备和调控等。
研究光子晶体中光调控新效应与潜在应用研究，如三维光子晶体的光调控新效应、非线性光子晶体的光调控新效应、光子局域共振微结构诱导的干涉效应和宏观量子效应等。
通过项目的实施，在基础研究上取得一批在国际学术界领先的成果，产生一批有自主知识产权的专利技术，为光通讯、微波通讯、光电集成、航空航天系统及国防科技等领域的跨越式发展提供基础研究支撑。
五年目标：1.设计与制备微波波段特异材料，利用特异材料及其复合周期结构的特殊带隙结构、奇异缺陷模式和界面模式，研制新型微波原理性器件如新型飞行器天线罩、用于高速移动系统无线信道分析的新型天线等。
2.设计与制备光子晶体与量子受限系统复合结构，利用光子晶体与量子受限系统复合结构光电量子调控和量子限制所产生的新激光原理和激光现象，研制新型激光器。
3.设计与制备亚波长金属周期微结构与量子受限系统复合结构，利用光子晶体与量子受限系统复合结构光电量子调控和量子限制所产生的新跃迁激发原理和吸收现象，研制新型红外波段探测器。
4.设计与制备光子学微结构阵列，利用非线性光子学微结构阵列的特殊带隙结构和光调控效应，研制新型光调制器件如光开关。
5.发表一批高质量学术论文，形成一批有自主知识产权的专利技术。
三、研究方案学术思路：本课题以未来信息技术为目标，从学科前沿与国家需求有机结合点出发，紧密围绕光子晶体的带隙调控与新现象这一中心任务，将材料制备、测试和表征、理论分析和器件应用等有机结合起来，针对具体的关键科学问题进行系统和深入的研究和探索。
在科研队伍的组织上，注重知识结构的互补匹配，实行理论设计、制作、表征等的合理搭配和密切结合，形成最佳搭配。
在研究力量的调配上，最大限度地起用活跃在科研第一线的、有能力的年轻人才。
在研究工作中注重实验研究与理论研究密切结合；材料制备与器件研制密切结合；基础研究与应用研究密切结合。
在关注基本概念的提出、基本模型和基本理论建立的同时，进行有重大应用前景的新材料、新器件原型的研制。
通过项目的实施，在基础研究上取得一批在国际学术界领先的成果，产生一批有自主知识产权的专利技术，为光通讯、微波通讯、光电集成、航空航天系统及国防科技等领域的跨越式发展提供基础研究支撑。
技术路径：创新点与特色、取得重大突破的可行性：在研究工作的三个不同层面上，本项目具有明显的特色并具备了取得突破的研究基础。
（1）光子晶体带隙调控新机理和新现象的研究。
形成光子带隙结构有多种不同的机制，过去的研究工作主要集中在周期结构中的Bragg散射机制。
本项目的创新点之一是围绕非传统机制（如非线性、隧穿）和非传统结构（如手性、梯度分布）展开光子带隙的调控机理及其新效应研究。
（2）光子人工微结构集成回路的调控研究。
在过去的许多工作中，对光子和电子两种最重要的载流子的调控方式是独立进行的：即利用量子受限系统调控电子的行为，利用光子人工微结构如光子晶体或亚波长金属周期微结构调控光子的行为。
本项目的创新点之二是研究光子人工微结构与电子量子受限系统复合结构的光电耦合调控机理与新现象。
（3）光子晶体中光调控新效应与应用研究。
过去的研究工作，大量地集中在二维光子晶体调控行为、集中在周期性结构的带隙结构和调控作用、集中在光子晶体的线性效应，而对三维光子晶体的调控行为、非周期和共振耦合结构的带隙结构和调控作用、光子晶体的非线性效应等问题关注较少。
本项目的创新点之三是研究特殊结构光子晶体光调控新效应及其潜在应用。
本项目的主要参与单位对光子晶体进行了多年研究，取得了一批独创性的成果。
另外，本项目的研究队伍还承担了重大科学研究计划（量子调控研究计划）项目“光子晶体的带隙调控机理与新现象研究”（起止日期：2006.12－2010.8）研究工作。
在该项目的支持下，我们在上述三个层面取得了一批有特色的初步研究成果。
这些成果一方面为本项目更进一步深入研究打下了基础；另一方面前期研究工作培育出一些在国际上有特色和影响的新生长点，这为我们取得有重大影响的研究成果提供了突破口。
另外，通过第一期量子调控研究计划项目的支持，项目各课题组的相关技术储备和研究条件均得到了很好的充实发展，而且课题组之间形成了良好的有机合作关系。
（具体情况详见项目申请书的“现有工作基础和条件”及“研究队伍”两个部分）这些前期工作形成的条件和基础，将能够保证我们顺利完成本申请项目的预期研究目标。
课题设置课题设置的思路是：深入了解光子晶体的基本物理作用原理和过程、材料选取和制作方法和工艺等，发现新现象和新效应等，并在此基础上以国家需求为牵引，进行原理性器件的探索研究。
课题的设置按不同层次分为：光子晶体带隙调控新机理和新现象的研究、光子人工微结构集成回路的调控研究、光子晶体中光调控新效应与应用研究。
本项目分解成以下四个课题，相互之间有机结合、相互支撑。
各课题组在三个层面参与研究内容情况如下图所示，其中线条粗细代表参与程度（例如最粗线条表示承担的最主要研究任务）。
课题一、特异材料及复合周期性结构的带隙调控、新效应及其应用研究特异材料及相关复合结构（如正－双负材料复合周期结构、电单负－磁单负复合周期结构、异质结构等）对电磁波的调控作用。
研究重点为材料的设计、制备和表征；非传统机制（如隧穿机制）和非传统结构（如非周期、梯度结构）的光子带隙形成机理及其对电磁波的调控作用；奇异缺陷模式和界面模式的形成机理及其对电磁波的调控作用；特异材料共振微结构诱导的干涉效应和宏观量子效应影响等。
具体研究内容和目标如下：（1）双负材料及相关复合结构的带隙结构、奇异缺陷模式和界面模式形成机理及其对电磁波脉冲传播过程的调控作用。
主要研究由双负性材料和正常材料构成的周期、准周期及非周期等结构中电磁波的群速度、脉冲延迟和脉冲形变等输运问题，建立与完善基于微带及共面波导的特异材料制备与测试平台。
通过材料色散关系的选取、各成分排列次序和组合规则的选择以及实验参数的误差控制等对电磁波在双负材料中的传输特性及其潜在的实际应用进行更为深入的研究。
（2）单负材料及相关复合结构的带隙结构形成机理及其对电磁波脉冲传播过程的调控作用。
主要研究由电单负材料和磁单负材料构成的周期、准周期及非周期等结构中电磁波的群速度、脉冲延迟和脉冲形变等输运问题。
研究两种单负材料界面处高度局域的隧穿模的形成机理及其对电磁波的调控作用，如基于隧穿模式的耦合作用、分频作用等。
重点研究结构参数以及两种单负材料色散关系的选取与组合对上述隧穿模式局域特性的影响、隧穿模局域程度的表征方法等问题。
（3）特异材料微结构中的量子光学过程及其经典对应。
研究处于该结构中原子系统的辐射特性以及光子的量子调控行为，揭示特异材料对光子行为的修饰作用以及量子光学过程的影响。
研究局域共振结构诱导的光调控新效应，如量子光学中的原子跃迁吸收电磁感应透明、原子自发辐射量子干涉抑制等现象在光子晶体中的经典对应。
研究特异材料微结构对宏观量子现象如Casmir力的调控机理。
（4）利用特异材料及其复合周期结构的特殊带隙结构、奇异缺陷模式和界面模式，研制新型微波原理性器件，如利用隧穿效应研制新型飞行器天线罩、利用动力学调控特异材料研制用于高速移动系统无线信道分析的新型天线等。
（5）发表论文20－30篇，申请专利5－7项，提供一到两项演示性原理器件。
承担单位：xxx项目负责人：xxx主要学术骨干：xxx经费比例：24％课题二、光子晶体中光传输新效应及其应用研究主要研究三维光子晶体缺陷的引入与三维光波导和微腔的设计与制备，从而实现在三维空间内对光子的操控，为三维光子晶体器件的发展提供物理基础；发展全光集成光路中光子晶体波导和微腔的理论体系，研制基于光子晶体的光子集成回路；发展光子晶体与电子量子受限系统复合结构中光电耦合理论，研究微纳结构光子晶体中光量子调控产生激光的基本过程，研制光子晶体激光器；研究特殊结构光子晶体如具有手征特性的磁光光子晶体的光调控新效应。
具体研究内容和目标如下：（1）微波波段三维光子晶体中三维光网络及集成光学器件的研究。
深入探索和完善三维 woodpile光子晶体结构中三维光传输控制网络和光学器件的设计、构建和测量；构建二维/三维混合结构光子晶体，并在此结构中设计并实验实现各种三维光传输网络和三维结构的光学器件；探索三维光子晶体中的慢光效应和新颖量子光学效应。
（2）磁光光子晶体特性及光传输新现象和新效应的研究。
分析磁场对光子晶体能带结构产生的影响和能带变化对各种光学现象的影响; 分析磁光光子晶体中引入各种缺陷如点缺陷、线缺陷等所产生的光学现象，重点考察由于时间反演对称破缺引起的电磁波边缘态产生和单向传输现象，以及在波导中引入障碍物对单向导通的影响; 探索在普通电介质光子晶体中引入各种磁光材料构成的缺陷，如点缺陷、线缺陷等产生的新奇电磁波传输现象。
（3）光子晶体高Q纳米微腔及其与量子体系相互作用的研究。
发展纳米加工技术和微区精密光谱测量技术，制作基于硅平板的二维光子晶体微腔，测量其光学特性，摸索工艺过程，提高微腔的品质因子；探索光子晶体高Q纳米微腔与原子或者半导体量子点相互作用，分析基本的量子光学物理量的变化性质，包括Rabi分裂，自发辐射寿命等；分析高Q微腔里调控光与量子态耦合作用的各种物理机制，探索将量子态的调制与光子集成器件相结合的物理方案和技术路线。
（4）新型光子晶体激光产生原理及器件的研究。
研究特殊结构光子晶体如Anderson光子晶体中，新型激光振荡产生的基本过程；通过理论和实验研究光子人工微结构中光子态对量子受限结构电子态的布局分布、位相调制和辐射跃迁的新效应，发展光子晶体与电子受限系统复合结构中的光电耦合理论；通过分析特定激光振荡模式在光子晶体中的局域特性、共振隧穿特性、反常色散特性、慢光特性等，探索获得高性能激光的基本原理及设计思想；设计与制备光子晶体与量子受限系统复合结构，利用光子晶体与量子受限系统复合结构光电量子调控和量子限制所产生的新激光原理和激光现象，研制新型激光器；研究和完善新型激光光源的测试原理和方法。
（5）在国内外申请发明专利5－7项，在SCI杂志上发表论文20－30篇。
承担单位：xxx项目负责人：xxx主要学术骨干：xxx经费比例：30％课题三、关联光子学微结构的非线性光学特性与调控机理研究主要围绕关联光子学微结构的新型可控制备和非线性光学特性及其调控的新原理、新技术和新效应开展研究。