光子晶体
光子晶体的特征
光子晶体的特征光子晶体是一种具有周期性介电常数或折射率的光学材料，其特点是在某些频率范围内产生布拉格反射，形成光子带隙。
这种材料结构的存在使得它在光学传输、光纤通信、光学传感、太阳能电池等领域都有广泛的应用。
1. 呈周期性结构光子晶体的具有周期性的介电常数或折射率，呈现出周期性结构。
这种结构的存在使得光子晶体在特定频率范围内的光子带隙形成，产生高效的布拉格反射。
这种特殊的反射现象使得光子晶体在光学传输、光纤通信、光学传感等领域都有广泛的应用。
2. 光子晶体的色散特性光子晶体可以通过改变其周期性结构来调节其色散特性。
因此，光子晶体可以作为光学器件中的色散补偿器使用。
这种特性使得光子晶体在光学通信、激光器等领域有广泛的应用。
3. 具有高度选择性光子晶体具有高度的选择性，可以选择性地传递某些频率的光，而过滤掉其他频率的光。
这种特性被广泛应用于光学传感和光学滤波器等领域。
4. 具有非线性光学特性光子晶体具有非线性光学特性，可以通过改变其结构来调节其非线性光学特性。
这种特性使得光子晶体可以用来制备光学调制器和光学开关等器件，以及在生物医学成像和激光技术中有广泛的应用。
5. 具有可控光学性质光子晶体的光学性质可以通过改变其结构来调节。
这种可控性使得光子晶体在光学器件中具有广泛的应用，如可调谐滤波器、可调谐激光器等。
6. 可以制备多种材料光子晶体可以由多种材料制备，包括聚合物、玻璃、氧化物等，可以根据需要选择不同的材料来制备不同性质的光子晶体，这种特性使得光子晶体在不同领域有广泛的应用。
光子晶体作为一种具有周期性介电常数或折射率的光学材料，具有许多特殊的光学性质，如高度的选择性、非线性光学特性、可控光学性质等。
这些特性使得光子晶体在光学传输、光纤通信、光学传感、太阳能电池等领域都有广泛的应用。
光子晶体的色散与色相调控
光子晶体的色散与色相调控光子晶体，是一种具有周期性折射率的材料结构。
这种材料的独特特性使得它在光学应用领域有着广泛的应用。
其中，色散与色相调控是光子晶体最引人注目的特性之一。
本文将探讨光子晶体的色散特性及其在色相调控领域的应用。
在传统材料中，色散是指光的折射率随波长的变化关系。
不同波长的光在经过该材料时，会以不同的角度折射或反射。
而光子晶体中，周期性的折射率变化使得光的传播特性更加复杂。
光在光子晶体中的传播方式是借助于光子带隙，即材料中电子带结构与光子能量之间的禁带区。
这个禁带区决定了光子晶体中不同波长的光是否能传播。
当光的波长与禁带区内的能带结构匹配时，光被光子晶体完全反射，从而产生了色散。
光子晶体的色散特性源于其结构的周期性。
光子晶体通常由具有高折射率的固体球体或柱体等周期性排列而成。
在光穿过光子晶体时，由于光子带隙的存在，光的波长会受到限制，从而导致色散效应的产生。
色散效应表现为不同波长的光以不同的角度从晶体表面反射出来，产生美丽的光谱效果。
色散对于光学应用来说具有重要的作用。
首先，色散效应是光学仪器用于分离不同波长光的基础。
例如，在光谱仪中，通过采用光子晶体的色散特性，可以将入射光按照不同波长分成不同的光束，从而实现光的分析和测量。
其次，色散特性也可以用于色相调控，即通过控制光波长与光子带隙的匹配程度来改变光的色相。
这一特性在显示技术中有着重要的应用。
光子晶体的色相调控在显示技术中有着广泛的应用。
传统的液晶显示器是通过控制液晶分子的取向来调节光的透射性质。
而采用光子晶体的色相调控技术可以通过调整光子带隙的波长来改变反射光的颜色。
这种技术可以实现更加鲜艳的色彩效果，并具有更高的亮度和对比度。
此外，由于光子晶体的色彩效果是来自于材料本身的结构，而不是依赖于外部光源，因此具有极高的自发光亮度。
然而，在实际应用中，光子晶体的色相调控还面临一些挑战。
其中一个主要的问题是如何实现动态调控。
目前，大部分光子晶体的色相调控是基于固定结构的设备。
光子晶体原理
光子晶体原理光子晶体是一种具有周期性结构的光学材料，其结构中的周期性排列使得光子在晶格中的传播受到了限制，从而产生了许多独特的光学性质。
光子晶体的原理和应用在光学领域中具有重要的意义，对于光子学、光子晶体器件以及光子晶体材料的研究和应用具有重要的意义。
光子晶体的原理主要基于周期性结构对光子的布拉格散射效应。
在光子晶体中，周期性的结构使得光子在晶格中的传播受到了限制，光子的波长与晶格常数之间存在着特定的关系，这种关系使得光子在晶格中发生布拉格散射，从而形成光子带隙。
这种光子带隙使得光子在特定频率范围内无法传播，从而产生了光子晶体的光学禁带结构。
光子晶体的原理还包括了光子晶体的周期性结构对光子的色散关系的影响。
由于光子晶体的周期性结构，光子在晶格中的传播受到了限制，从而使得光子的色散关系发生了变化。
在光子晶体中，光子的色散关系不再遵循自由空间中的抛物线形式，而是在布里渊区中出现了新的色散关系。
这种新的色散关系使得光子在晶格中的传播具有了独特的性质，从而产生了许多新的光学现象。
光子晶体的原理还包括了光子晶体的周期性结构对光子的能带结构的影响。
在光子晶体中，光子的能带结构受到了晶格周期性结构的影响，从而产生了光子带隙。
这种光子带隙使得光子在特定频率范围内无法传播，从而产生了光子晶体的光学禁带结构。
光子晶体的光学禁带结构对于光子在晶格中的传播具有了重要的影响，从而产生了许多新的光学性质。
综上所述，光子晶体的原理主要包括了周期性结构对光子的布拉格散射效应、色散关系的影响以及能带结构的形成。
光子晶体的原理不仅具有重要的理论意义，还具有重要的应用价值。
光子晶体的研究和应用在光学领域中具有重要的意义，对于光子学、光子晶体器件以及光子晶体材料的研究和应用具有重要的意义。
相信随着光子晶体原理的深入研究，光子晶体在光学领域中的应用将会得到进一步的发展和拓展。
光子晶体原理及应用
一、绪论1.1光子晶体的基本概念光子晶体是由不同介电常数的介质材料在空间呈周期排布的结构，当电磁波受到调制而形成类似于电子的能带结构，这种能带结构称为光子能带。
在合适的晶格常数和介电常数比的条件下，类似于电子能带隙，在光子晶体的光子能带间可出现使某些频率的电磁波完全不能透过的频率区域，将此频率区域称为光子带隙或光子禁带。
人们又将光子晶体称为光子带隙材料。
与一般的电子晶体类似，光子晶体也有一维、二维、三维之分。
一维光子晶体是介电常数不同的两种介质块交替堆积形成的结构。
实际上，一维光子晶体已经被广泛应用，如法布里-珀罗腔光学多层的增反/透膜等。
二维光子晶体是介电常数在二维空间呈周期性排列的结构。
光子晶体中存在光子禁带的物理机理是基于固体物理的布洛赫理论。
1.2光子带隙光子在光子晶体中的行为类似于电子在半导体晶体中的行为，通过独特的光子禁带可改变光的行为。
研究表明，光子带隙有完全光子带隙与不完全光子带隙的区分。
所谓完全光子带隙，是指在一定频率范围内，无论其偏振方向及传播方向如何，光都禁止传播，或者说光在整个空间的所有传播方向上都有能隙，且每个方向上的能隙能互相重叠。
所谓不完全光子带隙，则是相应于空间各方向上的能隙并不能完全重叠，或只在特定的方向上有能低折射率的介质在晶格中所占比率以及它们在空间的排列结构。
总的来说，折射率差别越大带隙越大，能够达到的效率也就越高。
二、光子晶体的晶体结构和能带结构特性研究2.1一维光子晶体的传输矩阵法设一维光子晶体由两种材料周期性交替排列构成，通常称一维二元光子晶体，类似固体能带理论中的Kroning-penney模型，在空气中由A、B薄层交替构成一维人工周期性结构材料，其中A材料的折射率是na，厚度为ha，B材料的折射率是nb，厚度为hb，那么周期d=a+b，A、B总层数为N。
以AB材料进行仿真计算。
仿真程序clear allna=2.35;nb=1.38;ha=63.8e-9;hb=108.7e-9;yeta1=na;yeta2=nb;yeta0=1;bo=400:1:900;derta1=(2*pi*na*ha)./(bo*1e-9);derta2=(2*pi*nb*hb)./(bo*1e-9);num=length(bo);for j=1:num;Ma=[cos(derta1(j)),-i*sin(derta1(j))./yeta1;-i*yeta1*sin(derta1(j)),cos(derta1(j))]; Mb=[cos(derta2(j)),-i*sin(derta2(j))./yeta2;-i*yeta2*sin(derta2(j)),cos(derta2(j))]; Mab=Ma*Mb;N=10;M=Mab^N;Rfan(j)=abs((M(1,1)*(yeta0)+M(1,2)*(yeta0)*(yeta0)-M(2,1)-M(2,2)*(yeta0))./(M(1, 1) *(yeta0)+M(1,2)*(yeta0)*sqrt(yeta0)+M(2,1)+M(2,2)*(yeta0)))^2;endfigure(1);plot(bo,Rfan,'k');box on;首先，我们A材料的折射率为2.35，B材料的折射率为1.38，AB材料组成的光子晶体的介质层数为10层，进行了matlab仿真，得到如下的图形然后我们更改介质层数为20层：最后我们更改介质层数为30层：对比以上三个图我们可以看出，一维二元光子晶体的投射特性与组成光子晶体的介质层数有关，介质层周期越大，越有利于形成禁带。
光子晶体简介
第六组
一、光子晶体简介 二、光子晶体中的量子理论 三、光子晶体的发展历程 四、光子晶体的应用 五、光子晶体的发展前景
信息技术革命
标志：半导体技术 趋势：微型化和高度集成化 限制：纳米尺度的量子效应
摩尔定律 ：自从1970年以来;可以被放置 到微电子芯片的电子元件数量以18月翻一 番的速度增长;这保证了计算机运算速度 在同时期随之翻番;价格减半&
二 光子晶体中自发辐射简介
当原子处于激发态时;如果不受外界影响;它们会自发 地回到基态; 从而放出光子;我们把这样一过程称为自发 辐射过程. 自发辐射过程并不是物质的固有性质;而是物 质与场相互作用的结果;也就是说它本质上是电磁振荡为 零时的受激辐射;即所谓的电磁真空. John 等人研究发现 在光子晶体中;由于能隙能使某些频率的光的传播被禁止 而形成光的局域态;原子自发辐射所发出的光子就会被限 制在原子周围;而不是以光速传播;原子与辐射场之间仍 存在能量交换;这样;辐射场对原子进行修饰而形成光 子—原子束缚态.现从实验上已观察到了光子晶体中自发 辐射具有不同于真空中指数衰减的性质;因此;对光子晶 体原子自发辐射性质的研究;为研制新型的低噪音;高相 性的激发;寻找奇异的光学材料等都具有十分重要的意义.
光子晶体的特性
1 光子带隙
在一定频率范围内的光子在 光子晶体内的某些方向上是 严格禁止传播的
晶格类型; 光子材料的介电常数配比; 高介电常数材料的填充比&
2 光子局域
在光子晶体中引入杂质和缺陷时 ，与缺陷态频率符合的光子会被 局限在缺陷位置，而不能向空间 传播。
点缺陷 线缺陷 面缺陷
光子晶体可控制光子的运动;是光电集成、光子集成、 光通信的一种关键性基础材料&
tam教授的光子晶体
tam教授的光子晶体光子晶体是一种具有周期性结构的材料，可以控制光的传播和操控光的性质。
tam教授在光子晶体领域做出了重要的贡献，他的研究成果在光子学、纳米技术和量子信息等领域有着广泛的应用。
光子晶体的周期性结构是由介质的折射率分布所决定的。
tam教授的研究主要集中在设计和制备光子晶体的方法和技术上。
他提出了一种基于自组装技术的制备方法，通过控制材料的相互作用力，使得光子晶体的周期性结构能够自发形成。
这种自组装方法不仅简单高效，而且可以制备出大面积的光子晶体材料。
tam教授的研究还涉及到光子晶体的光学性质。
光子晶体具有禁带结构，即存在禁止光的传播的频率范围。
tam教授通过调控光子晶体的结构参数，成功地实现了对禁带的调控。
他发现，通过改变光子晶体的周期、介质的折射率等因素，可以调节禁带的位置和宽度，从而实现对不同波长光的选择性传输和过滤。
这种调控禁带的能力为光子晶体在光通信和光传感等领域的应用提供了新的可能性。
除了光学性质，光子晶体还具有声学、电磁、热学等多种性质。
tam 教授的研究还包括光子晶体的多功能性应用。
他通过改变光子晶体的结构和材料，成功地实现了对声波、电磁波和热传导的调控。
这种多功能性使得光子晶体在声学器件、电磁波吸收和热管理等领域有着广泛的应用前景。
tam教授的研究成果在科研界和工业界引起了广泛的关注。
他的研究不仅推动了光子晶体领域的发展，也为其他领域的研究提供了新的思路和方法。
他的成果已经产生了重要的应用价值，并取得了一系列的专利。
tam教授还积极推动学术交流和合作，他的团队与国内外许多研究机构和企业建立了广泛的合作关系。
tam教授的光子晶体研究为光学和材料科学领域带来了重要的突破。
他的成果不仅在基础研究方面有着重要的意义，而且在应用领域也有着广泛的应用前景。
相信在tam教授的带领下，光子晶体领域将会取得更加令人瞩目的成就。
光子晶体原理及应用
光子晶体原理及应用光子晶体是一种具有周期性分布的介质结构，其周期与光的波长相当，并且通过光子晶体的介质结构可以控制光的传播和与物质的相互作用。
光子晶体的原理是通过改变晶体的周期性结构来改变入射光波的传播特性，从而实现对光的控制。
光子晶体的制备方法有很多种，常见的包括自组装法、光阻法、多光束干涉法等。
其中最常用的方法就是利用自组装原理，通过改变介质的化学成分和控制成核条件，使得光子晶体在一些特定的波长范围内具有周期性结构。
光子晶体的应用十分广泛，下面就几个典型的应用领域进行介绍。
1.光子晶体光纤光子晶体光纤是通过将光子晶体材料制备成光纤的结构，并利用光子晶体的禁带特性来实现对光波的传播控制。
与传统光纤相比，光子晶体光纤具有更小的损耗和更宽的通信带宽，可以大大提高信息传输的能力。
光子晶体光纤已经广泛应用于通信、传感和激光器等领域。
2.光子晶体传感器光子晶体的禁带结构对入射光波的敏感性很高，可以通过改变光子晶体结构或调节入射光波的频率来实现对光波的敏感探测。
光子晶体传感器可以用于气体、液体、化学品等环境的探测。
例如，在环境监测中，可以利用光子晶体传感器来监测大气中的有害气体浓度，实现对环境的实时监测。
3.光子晶体光子集成电路光子晶体材料可以通过微细加工技术制备成光子集成电路的结构，将不同功能的光子晶体结构集成在一个芯片上，实现对光波的控制和处理。
光子晶体光子集成电路具有体积小、功耗低和传输速率高等优点，可以应用于光通信、光计算和光存储等领域。
4.光子晶体激光器光子晶体结构可以用来实现激光器的工作原理，通过调节光子晶体的结构参数和控制激发条件，可以实现对激光的频率、相干性和发射方向的控制。
光子晶体激光器具有窄线宽、高亮度和高稳定性等特点，可以应用于激光雷达、光学通信和光学显微镜等领域。
综上所述，光子晶体作为一种新型的功能材料，在光学领域有广泛的应用前景。
通过对光子晶体的制备和调控，可以实现对光的控制和处理，使得光子晶体具有非常丰富的应用潜力。
光子晶体
4 1.2% Compressively Strained InGaAsP QWs Slab thichness: 10nm QWs separated by 23nm barriers Lattice constant: = 550nm, Radius of the holes: d=215nm Central defect cavity: 19 holes
Core diameter: 10.5m
PCF 制备工艺
带隙宽度可调PCF
Holes filled with air: TIR n589nm=1.80 2000-1 band gap
Holes filled with high n liquid : PBG 3dB band width for gaps=1400nm
PCF 制备工艺
单模有机聚合物光子晶体光纤
PCF 特性
1. 宽带低损单模传输
Near-field pattern
Interstitial holes
Nearfield pattern
528 nm
458 nm
Far-field pattern
633 nm 528 nm 458 nm
The relative intensities of the six lobes was varied and nearly equal. No other mode field patterns are observed confined to defect region. No confined mode could be observed at 633nn.
(c )(d) Patterned photonic crystals with high aspect ratios
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王鑫
一 、光子晶体简介 二、光子晶体中的量子理论 三、光子晶体的应用 四、光子晶体未来应用之展望
一 、光子晶体简介
• 光子晶体（photonic crystal） 是一种介电常数随空间周期性变化的新型光学
微结构材料。 其最根本的特征是具有光子禁带
光子晶体简介
光子晶体概念的产生：
如图是目前英国斯温 顿Bath大学的实验性 光子晶体光纤实物图 和传输效果图。
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光电元件中的应用--低阈值激光发射器
发射波长的 变化会改变
传输损耗
随功率的增 加线宽趋于饱 和， 并重新展 宽
传统激光器的缺点
辐射角比 较大
耦合效率不高
光电元件中的应用--低阈值激光发射器
但如果在一块三维光子晶体的 光子禁带中引入缺陷，然后在其中 放置工作物质，缺陷态将构成一个 波导，激光发出的方向将 沿此方向， 同样自发辐射也只能沿此方向，即 自发辐 射与激光出射方向角几乎为 零。这样几乎所有的自发辐射都用 来激发已实现反转分布的激活介质 而无其他损失。泵浦的能量几乎全 部用来产生激光， 这使激光器阈值 降低，并且提高了能量转换效率。 这种激光器体积小、 阈值低， 功 率高、 易于光纤耦合， 且可在小 区域密集分布的。
一个周期势场；
2
c2
r
~
E,即平均介电常数相当于能量本征值
光子晶体中的光子能带不同于半导 体中的电子能带
光子的能量
E p kc
因此其色散关 系的特点是E p 和k呈线性关系
三、光子晶体的应用
1.微波领域中的应用 2.电子计算机技术中的应用 3.光电元件中的应用 4. 其他方面应用
微波领域中的应用—天线
平均介电常数
r
和变动介电常数
' r
则有：k 2
r r '
2
c2
代入波动方程，可得：
2
E
r
2
c2
' r
E
r
2
c2
r
E
r
2
2
c2
' r
E
r
2
c2
r
E r
比较电子和光子（在晶体中）的定态波动方程， 可以看出两式得相似之处：
2
c2
' r
rr
~ V r,即周期变化的介电常数相当于
矢量波
薛定谔方程 标量波
自旋为1的玻色 自旋为1/2
子
的费米子
相互作 没有 用
很强
光子晶体简介
最初光子晶体的人工制备：
1989年，Yablonovitch及Gmitter首次
尝试在实验上证明三维光子能带结构的存 在。实验中采用的周期性介电系统是Al2O3 块材中，按照面心立方(face-centered cubic, fcc) 的排列方式钻了将近八千个球状 空洞，如此形成一个人造的巨观晶体。 三 氧化二铝和空气的介电常数分别为12.5和
解决方法
假若用光线来代替电子传递信号，则可以让生产百亿Hz（1012 Hz）的 个人电脑成为可能。这种高速的处理器可以用“光子晶体”（quasicrystal） 的物质所产生的光成分实现。这些材料均具有高度的周期性结构，这种周 期性可以用来控制和操纵光波的产生和传播。
目前人们是依靠电子来实现微电子技术革命，今后则将依靠光子来继 续这场革命，这就需要能捕获和控制光传播方式的光子晶体之类的新材料。 而光子晶体正是可以胜任这种工作的材料
光电元件中的应用—光子晶体谐振腔
微谐振腔的制作对光集成有着重要的意义， 近年来受到了广泛 的关注 。但由于其尺寸特别小 ，用传统的谐振腔制作方法来制造 微谐振腔是相当困难的。而且在光波波段 ，传统的金属谐振腔的损 耗相 当大，品质因数值很小。而利用已有的光子 晶体加工这种微 腔很容易实现 ，且其品质因数可以做得很高。在光子晶体中设计制 作一个点缺陷 ，这个点缺陷所对应的角频率处就会出现很大的模密 度 ， 随模密度的不断增加 ，自发辐射将显著增加 ，这样就能实现 品质因数很高的谐振腔。而这是采用其它材料制作的谐振腔所无法 达到的。
光电元件中的应用—光子晶体滤波器
光子晶 体有光子频率禁带， 频 率在禁带区内光子是不能在光子晶 体中存在的。因此， 一块光子晶体 就是一个自然的理想带阻滤波器( 右 图)。
光子晶体窄带滤波原理
利用光子晶体的带隙特点可以实现对光波优良的滤波性能。光 子晶体的滤波带宽可以做得很大 ， 目前能实现从低频 ( 几乎为 0 H z ) 直到红外的宽带滤波。这种大 范围的滤波作用利用传统 的滤 波器是难 以实现的。
光子晶体简介
两年之后， Yablonovitch等人卷土重来， 这回他们调整制作方式， 在块材上沿三个夹120度角 的轴钻洞，如此得到的fcc 晶格含有非球形的“原 子”(如右图)， 终于打破了 对称的束缚，在微波波段 获得真正的绝对能隙，证 实该系统为一个光子绝缘 体(photonic insulator)。
光子晶体波导的低损耗传输示意图
在一般 的光纤波导 中，当波导拐弯时全内反射的条件不再有效 ， 因此会漏掉部分光波能量，使传输效率降低。而光子晶体弯波导中， 所利 用的是不同方向缺陷模共振 匹配原理。原则上只要达到模式 匹 配 ，不管拐多大弯 ，都能达到很高的传输效率。上图为光子晶体波 导的低损耗传输示意图。弯曲效应在全光集成系统中很有应用价值 。
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电子计算机技术中的应用--CPU
目前所遇的困难
自从1970年以来，可以被放置到微电子芯片的电子元件数量以18月 翻一番的速度增长，然而即使这种被成为摩尔定律的趋势可以在以后的几 年内必将逐渐的走向平缓，直至目前的极限。
要提高CPU速度，也就是缩短CPU完成指令的时间，就必须减少电信 号在各个元件的延迟时间。减小元件体积，缩短它们之间的距离。但是元 件缩小到一定程度后就很难再有大的突，而且其电子元件的发热量将十分 惊人，很有可能因为过热而产生电子漂移现象，导致系统不稳定甚至崩溃。
第一个具有绝对能 隙的光子晶体，及 其经过特别设计的 制作方式
二、光子晶体中的量子理论
电磁波可表示为：
E~
H~
E~0ei
ωt
k
H~0ei ωt k
z
z
和k 分别为角频率和波数，它们与周期T
和波长的关系为：
2
T
k
2
波的传播速度（相速）为：
Tk
设E
0，H
0，E，
分别是
H
E和H的振幅
光子晶体简介
自然界中的光子晶体： 光子晶体虽然是个新名词，但自然界中
早已存在拥有这种性质的物质。
自然界中的光子晶体
光子晶体简介
固体物理中的许多
其它概念也可以用在 光子晶体中，不过需 要指出的是光子晶体 与常规的晶体虽然有 相同的地方，也有本 质的不同，如右图
服从方 程 对应波
自旋
光子 电子
麦克斯韦 （Maxwell）方 程
就实现了无损耗全反射，
把能量全部发射到空中。
第一个光子晶体基底的偶极平面微波天线1993年在美国研制成功
微波领域中的应用—手机的辐射防护
利用光子晶体可以 抑制某种频率的微波传 播的原理，可以在手机 的天线部位制造维播放 护罩，从而避免对人体 有害的微波辐射直接照 射手机用户的头部。这 种技术目前还没有成熟， 但是至少有一个美好的 前景。
电子计算机技术中的应用--CPU
整合各种光子晶体相关结构所设计的集成光路之想象图
电子计算机技术中的应用--光纤
传统光纤的缺点
不同波长的光穿过光纤纤芯的 速度也不同。考虑长距传输时，在 信号中就将出现时间延迟，所以信 号就需要在不同的波长编码。光纤 纤芯越粗延迟越厉害，通过这样的 纤维的一个光脉冲变宽，必将限制 能精确接收的数据率。
光电元件中的应用—光子晶体滤波器
光通信中的一个重要部件就是channel drop滤波器。这种结构是通过在一块具有二维 的光子晶体平板中引入单点缺陷来实现的。频 率为 的光可以被分离出来，转移到其他 的波 导中，而其他频率的光将不会受任何影响。
channel drop光子晶体滤波器
光子晶体有很多传统 的光滤波器不具备的特 和优点。它的滤波性能 远优于普通的光滤波片 ， 其阻带区对透过光的抑 制可以容易地达到30dB 以下 ， 而且光子晶体 滤波器的带阻边沿 的陡 峭度可 以容易做到接近 于 9 0 。另外 ，光子晶 体对通过波段 的光波损耗非常小。
众所周知，很多的研究
都是起源于对自然界不同领 域存在类似现象的假设开始 的。因为宇宙万物遵循着相 同的规律，即使外表再怎样 的千变万化，而内在的规则 却是有着高度一致性。
科学家们在假设 光子也可以具有类 似于电子在普通晶 体中传播的规律的 基础上发展出来的
光子晶体简介
晶体内部的原子是周期性有序排列的，这 种周期势场的存在，使运动的电子受到周期 势场的布拉格散射，从而形成能带结构，带 与带之间可能存在带隙。电子波的能量如果 落在带隙中，就无法继续传播。
1.0，面心立方体的晶格常数是1.27。根据 实验量得的透射频谱，所对应的三维 能带结构右图所 示：
第一个功败垂成的三维光子晶体
遗憾的是，理论学家稍后指出，上述系统因对称性(symmetry)之 故， 在W和U两个方向上并非真正没有能态存在，只是该频率范围内 的能态数目相对较少，因此只具有虚能隙(pseudo gap)
解决的方法还有一种就是采用单 模光纤，即尽量减少光纤纤芯的直 径，从而可以只允许一个模式的光 路通过，从而避免上述问题。但同 时成本将大大提高。
光子晶体光纤
光子晶体带隙保证了能量基本无损 失，而且不会出现延迟等现象。英国 Bath 大学的Байду номын сангаас究人员用二维光子晶体成 功制成新型光纤：由几百个传统的氧化 硅棒和氧化硅毛细管依次绑在一起组成 六角阵列，然后烧结从而形成蜂窝结构 亚微米空气孔。引入额外空气孔做为导 光通道，可导波的范围很大，从而增加 数据传输量。