光子晶体简介及应用
光子晶体的改性及其在光纤通信中的应用研究
光子晶体的改性及其在光纤通信中的应用研究近年来，随着信息技术的不断发展，光纤通信已成为人们生活中必不可少的一部分。
而光子晶体的改性作为一种新型的光学材料，在光纤通信中的应用也越来越受到关注。
一、光子晶体简介光子晶体（photonic crystal）是一种周期性的介质结构，具有处理光波的特殊性质。
光子晶体结构和材料特性之间的联系非常紧密，因此改变光子晶体的结构和材料可以有效地调控其光学性能。
二、光子晶体的改性1.光子晶体中空气孔径的改变光子晶体的性质取决于空气孔径的大小和形状。
通过改变空气孔径的大小和形状，可以有效地调节光子晶体的性质。
例如，在光子晶体中引入较小的孔径，可以增加其反射率和透射率。
2.光子晶体中材料的引入在光子晶体中引入其他材料，如金属、半导体等，可以改变其介电常数。
这种改变可以导致光子晶体的发散、聚焦和衍射的特殊性质。
三、光子晶体在光纤通信中的应用1.光子晶体纤维光子晶体纤维是一种新型的光纤通信传输介质。
其结构与传统光纤有所不同，可以有效地调控光波和导光。
由于光子晶体纤维的折射率可控性和传输性能优越性，是未来光纤通信领域的热点研究方向之一。
2.光子晶体光纤传感器光子晶体光纤传感器利用光子晶体纤维的光学性质，可以对环境中的温度、压力、湿度等参数进行高精度实时检测。
这种传感器具有灵敏度高、响应速度快、可实现多参数检测等优点，是环境检测、医疗诊断等领域的重要研究方向。
四、结语光子晶体的改性和在光纤通信中的应用研究已经引起了广泛关注。
未来随着光子晶体材料和制备技术的不断提高，相信光子晶体将在光纤通信、传感器、光学器件等领域产生更广泛的应用和发展。
光子晶体定义
光子晶体定义
光子晶体是一种具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构。
从材料结构上看，光子晶体是一类在光学尺度上具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体。
光子晶体即光子禁带材料，使人们操纵和控制光子的梦想成为可能。
它是一种具有周期性介电结构的人工设计和制造的晶体，其内部的光子能级在特定频率范围内具有带隙特性，即某些频率的光子无法在其中传播。
这种特性使得光子晶体在光学领域具有广泛的应用前景，例如光子禁带滤波器、光子晶体激光器、光子晶体传感器等。
它的周期性介电结构可以由多种材料制成，例如二氧化硅、氮化硅、聚合物等。
这些材料具有不同的介电常数和折射率，因此可以通过改变材料的组成和结构来调节光子晶体的带隙特性。
光子晶体的带隙特性可以通过不同的方式进行调节，例如改变光子晶体的尺寸、形状和介电常数等。
此外，还可以通过引入缺陷或改变光子晶体的对称性等方式来控制光子在其中的传播。
在光学领域的应用前景非常广泛，例如在通信领域中可以用于制造高性能的光子晶体滤波器，提高通信系统的性能和稳定性；在生物医学领域中可以用于制造光子晶体传感器，检测生物分子和细胞的变化；在能源领域中可以用于制造高效的光子晶体太阳能电池，提高太阳能的利用率。
光子晶体是一种具有广泛应用前景的新型光学材料，其带隙特性和应用前景受到广泛关注和研究。
光子晶体的研究与应用前景
光子晶体的研究与应用前景光子晶体是一种具有周期性空间结构的材料，其具有类似于晶体的光学性质。
自从上世纪九十年代以来，光子晶体研究领域得到了快速发展，成为了材料科学和光学领域的热门话题之一。
该材料的特殊性质和极大的应用前景使其备受关注，吸引了众多科学家的研究兴趣。
一、光子晶体的基本概念光子晶体是指一种具有空间周期性结构的材料，包括平面光子晶体、柱型光子晶体、球形光子晶体等。
它具有类似于晶体的光学性质，可以实现光子禁闭和光子导波等特殊的光学效应。
其禁带宽度大、传递效率高、波长调控范围广、可控性强、行波速度慢等优点使其在信息处理、光通信、生物医学等领域有着广泛的应用前景。
二、光子晶体的制备方法目前，制备光子晶体的方法主要包括凝胶法、立体光刻法、自组装法等。
其中，自组装法是一种比较常用的方法。
它利用不同形状、大小的微粒子在水中的相互作用和堆积形成微结构，通过控制这些微结构的空间排列方式来实现制备光子晶体的目的。
三、光子晶体的应用前景1.信息处理光子晶体的特殊光学性质使其在信息处理方面有着广泛的应用前景。
光子晶体具有较高的光子禁截宽度，可以实现光子带隙滤波器、光子晶体波导等传输光信号的器件，还可以用于制备光子晶体慢光元器件，可以实现光信息的存储、转换、传输等操作。
2.光通信光子晶体波导具有宽的带隙、低的传输损耗和高的光束度，可以实现高速、高效、低耗的光通信，为未来的光通信技术发展提供了良好的基础。
3.生物医学光子晶体具有结构可控性、成分可调性和生物相容性等特点，可以制备出高灵敏度、高分辨率的生物传感器和生物成像仪器。
光子晶体还可以用于药物控释和生物尝试方面，用于治疗癌症、糖尿病等疾病，为生物医学技术的发展提供了新的途径。
四、光子晶体研究的展望随着制备技术的发展和科学家们对光子晶体特性的深入研究，光子晶体材料的应用前景会更加广泛。
未来，科学家们将致力于提高光子晶体的制备技术和性能，开发新的光子晶体材料，并应用到更多领域，比如太阳能电池、光催化等领域。
光子晶体简介及应用
光子晶体简介及应用
光子晶体是一种具有周期性的介质结构，通常由周期性排列的介质球或棒组成。
它的独特之处在于它能够在某些频率下禁止特定方向的光传播，而允许其他波长的光自由通过。
这种性质可以用来控制光波的传播和传感器的制作，因此在光电子学领域有着广泛的应用。
光子晶体的制备方式可以分为两种：一种是自组装方法，通过在溶液中混合不同大小的微球或者添加聚合物溶液并加热来实现球状颗粒的自组装；另一种是利用微纳米加工技术，通过光刻或者离子束刻蚀来制备周期性的介质结构。
不同的制备方式可以得到不同类型的光子晶体。
光子晶体在光电子学领域有着广泛的应用。
其一是在光波导方面，光子晶体可以通过调控介质的周期性结构来实现光波的频率选择传输，从而实现滤波、隔离等功能。
其二是在传感器方面，光子晶体可以通过对光子晶体表面进行功能性修饰，实现对目标分子的高灵敏度检测。
其三是在激光领域，光子晶体可以用来制备高质量的激光谐振腔，用于激光的发射和调控。
除此之外，光子晶体还有许多其他潜在的应用。
例如，在光子晶体光纤领域，光子晶体光纤具有较高的非线性效应和光学带隙效应，可以用于实现超连续光谱发生器和高增益的光放大器。
在光子晶体透镜方面，光子晶体可以通过调控介质结构来实现对光的聚焦、分散和偏转，从而实现高分辨率成像和光学通信。
此外，光子晶体还可以用于制备光子晶体激光器、太阳能电池等光电子器件。
总之，光子晶体作为一种新型的光子材料，具有许多优良的光学性能和潜在的应用价值。
随着制备技术的不断进步和对其光学性能的深入研究，相信光子晶体将会在光电子学领域大展拳脚，为人类带来更多的光电子器件和应用。
光子晶体及运用
1.00
0.98
0.96
0.94
0.92
0.90 500
1000
1500
2000
2500
3000
Wavenumber(cm-1)
可见光透射光谱
Transmission
0.5
0.4
黄
色
0.3
带
红 色
0.2
带
0.1
0.0 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Wavelength (nm)
Light Sneaks through Small Holes
J. A. Porto, et al., Phys. Rev. Lett. 83, 2845 (1999)
修饰发射特性：红外隐身
发 射 率
光子晶体 热辐射材料
黑体辐射
实际材料
有光子晶体
频率
Photonic Molecule
Photons confined within the photonic molecule are restricted to a set of discrete energies, like electrons in a real molecule
S. A. Jenekhe and X.L. Chen, Science 283, 372 (1999)
Sonic bandgap material
J.V. Sanchez-Perez et al., Phys. Rev. Lett. 80, 5325 (1998).
波晶体
波
波能带
周
期
性
波禁带
电磁波、声波、水波、 地震波 …...
完整版光子晶体简介
光子晶体
具有不同介电常数的介质材料随空间呈 周期性的变化时，在其中传播的光波的 色散曲线将成带状结构，当这种空间有 序排列的周期可与光的波长相比位于同 一量级，而折射率的变化反差较大时带 与带之间有可能会出现类似于半导体禁 带的“光子禁带”(photonic band g。ap)
Yablonovitch E Phys.Rev.Lett.,1987.58:2059-2062 John S. Phys.Rev.Lett.1987.58:2486-2489
光子晶体 --自然界中的例子
Butterfly
Opal
Sea mouse
在1991年，Yablonovich制作了第一块光子晶体。 他所采用的方法是在折射率为3.6的材料上用机械方 法钻出许多直径为1mm的孔，并呈周期性分布。这 种材料从此被称为“Yablonovich”，它可阻止里面 的微波从任何方向传播出去。
波的传播速度（相速）为：
??? ??
Tk 设E 0，H 0，? E，? H分别是 E和H的振幅
和初相位： E~0 ? E 0 e i? E H~ 0 ? H 0 e i? H
代入波动方程，即可得：
k2 ? ?r?0? r ? 0? 2
定态下的电磁波波动方程为
? 2E???r ?? k2E??r??? 0
如果介质为非磁性介质，则? r ? 1.
对于非均匀介质，尤其是其介电常数
是周期性变化时，有
? ? ??r???
?
? r
?
? kn
可将相对介电常数写为两个部分之和：
平均介电常数?r 和变动介电常数?r?
?r ? ?r '
?2
c2
代入波动方程，可得：
光子晶体及其应用
光子晶体及其应用光子晶体是一种具有周期性结构的光学材料，由于其特殊的光学性质和结构，被广泛应用在光学器件、生物医学、光通讯等领域。
本文将介绍光子晶体的基本概念、结构特点及其在不同领域的应用。
一、光子晶体的基本概念光子晶体是一种具有周期性结构的材料，在这个材料中，电子波照到晶体上会被电子所反射。
同样的道理，光子晶体中的光波照到晶体中也会发生反射。
由于光子晶体中的周期性结构，其对光的反射和透射具有非常特殊的光学性质，可以用来控制光的传播和强度分布。
二、光子晶体的结构特点光子晶体的结构可以分为一维、二维和三维结构。
其中，三维结构的光子晶体最为复杂和多样化，其结构可以类比于晶体的结构，具有完美的晶体周期性。
二维光子晶体是由两层周期性平面构成的，一维光子晶体是由一个周期性结构构成的。
除了结构上的区别，光子晶体还具有以下特点：1、色散关系特殊。
光子晶体中的色散关系与普通媒质不同，有时会呈现出反常色散现象。
2、布拉格反射。
在光子晶体中，光波照射到晶体上会发生布拉格反射现象，即光受到反射的角度与入射角度相等，反射后的光波会受到相位差。
3、光波导。
在光子晶体中，由于其介质介电常数的周期性变化，可以形成光子带隙，从而达到光波导的目的。
三、光子晶体的应用1、光学器件。
光子晶体具有良好的光学性质，可以用来制造滤光器、反射镜、光纤等光学器件。
2、生物医学。
光子晶体可以用于生物医学，如制作一些新型传感器、生物分子的检测等。
3、光通讯。
光子晶体光纤可以提高光通讯的传输速度和质量，有效地消除光波导结构中存在的散射问题。
4、太阳能电池。
光子晶体可以制造太阳能电池，利用传统的硅基太阳能电池反射的光线转化为光子波导，达到吸收更多的光线能量的效果。
5、光学计算。
光子晶体可以用来制造光学计算器，这种计算器以光子晶体为介质，将光传递过程中的衍射、干涉等光学效应应用于计算。
光子晶体作为一种新型的光学材料，具有良好的光学性质和应用前景。
随着科技的不断发展，光子晶体在各个领域的应用前景也将越来越广泛。
光子晶体简介-精品文档
三、光子晶体制备
• 光子晶体在自然界是存在的,例如用来装饰的乙烯（折 射率为1.59）,理论计算表明由这些材料构成的面心立 方结构的胶体晶体没有光子带隙.对于相对低于空气折 射率的小球与空气空穴造成的折射率差别不足以形成 三维带隙的缺点,人们用以下方法试图克服这个困难使 用TiO2来填充颗粒中的空气间隙,而TiO2有较高的折射 率,最终将颗粒溶解,留下紧密排列的TiO2包围的球状空 气空穴.这样就可以形成三维的光子禁带了.但是这种方 法的缺点也很大,就是在制备的过程中会引入很多很多 的缺陷,而且这些缺陷很难控制,这就使该方法很难应用 。
二、光子晶体应用
1.利用光被禁止出现在光子晶体带隙中作面发射的 激光器 • 可以将发光层置于光子晶体之中,使其发光波长恰 好落于光子晶体的禁带之中.由于这些波长的光是 禁止的,因而可以抑制发光层的自发辐射.而如果通 过引入缺陷就可使原来的晶体的禁带之中出现允 许态,因而这些对应的波长的光就能够产生,这可以 用来制备面发射的激光器
光子晶体简介
目录
光子晶体原理
光子晶体应用 光子晶体制备
一、光子晶体原理
• 光子晶体的原理首先是从类比晶体开始的.对于晶体我 们可以看到原子是周期性有序排列的,正是这种周期性 的排列,才在晶体之中产生了周期性的势场.这种周期势 场的存在,使得运动的电子受到周期势场的布拉格衍射, 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。 • 与之类似，光子晶体中是折射率的周期性变化产生了 光带隙结构,从而由光带隙结构控制着光在光子晶体中 的运动.光子晶体是在高折射率材料的某些位置周期性 的出现低折射率(如人工造成的空气空穴)的材料。
3.制备低阈值的激光器
• 当材料可以发射很宽范围内的光时,只有符合缺陷 模式要求的波长的光波都可以在该材料中自由穿梭 而被扩增. • 在这样的材料外层用反射性材料制成“镜子”从而 形成一个激光发射腔.被选择的光不断被连续反射 从而频繁穿梭于光子晶体中间,故此强度不断被集 中而增强.同时,其它波长的光被光子晶体内部吸收 而无法继续增大.这意味着可以简单地得到很窄波 长范围内的激光发射器.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光子晶体及其应用的研究(程立锋物理电子学)摘要：光子晶体(PbmDftic Crystal)是一种新型的人工材料，其最显著的特点就是具有光子禁带(Photonic B锄d．G ￡lp，简称PBG)，频率落在光子禁带内的电磁波是禁止传播的，因而具有光子带隙的周期性奔电结构就称为光子晶体。
近几年，光子晶体被广泛地应用于微波、毫米波的电路设计中。
的滤波特性，加以优化，则可以实现带通滤波器。
迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。
光子晶体的出现使光子晶体信息处理技术的"全光子化"和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。
关键词：光子晶体；算法；应用；1光子晶体简介在过去的半个世纪里，随着人们对电子在物质尤其是半导体中运动规律的研究，使得对电子控制能力的增加，从而产生了各种微电子器件以及大规模的集成电路。
推动了电子工业和现代信息产业的迅猛发展，半导体技术在人们生活中扮演着越来越重要的角色。
半导体的工作载体是电子，因此半导体的研究围绕着怎样利用和控制电子的特性。
但近年来，电子器件的进一步小型化以及在减小能耗下提高运行速度变得越来越困难。
人们感到了电子产业发展的极限，转而把目光投向了光子。
与电子相比，以光子作为信息和能量的载体具有优越性。
光子是以光速运动的微观粒子，速度快；它的静止质量为零，彼此间不存在相互作用，即使光线交汇时也不存在相互干扰：它还有电子所不具备的频率和偏振等特征。
电子能带和能隙结构是电子作为一种波的形式在凝聚态物质中传播的结构，而光子和电子一样具有波动性，那么是否存在这样一种材料，光子作为一种波的形式在其中传播也会产生光子能带和带隙。
近来大量的理论和实验表明确实存在这样一种材料，其典型的结构是一个折射率周期变化的三维物体，它的周期为光的波长，折射率变化比较大时，会出现类似于电子情况的光子能带和带隙。
这种具有光子能带和带隙的材料被称为光子晶体。
在半导体材料中，电子在晶体的周期势场中传播时，由于电子波会受到周期势场的布拉格散射而形成能带结构，带与带之间可能存在带隙。
电子波的能量如果落在带隙中，传播是禁止的。
与半导体类似，光子晶体中光的折射率的周期性交化产生了光的带隙结构，从而有光带隙结构控制光在光子晶体中的运动。
同样，光波的色散曲线形成带状结构，带与带之间可能会出现类似于半导体禁带的“光子禁带”(PhotoIlic Band Gap)。
频率落在禁带中的光波是严格禁止传播的。
其实不管任何波，只要受到周期性的调制．都有能带结构，也都有可能出现带隙。
能量落在带隙中的波是不能传播的，电磁波或者光波也不例外．如果只在一个方向上具有周期结构，光子带隙就只可能出现在这个方向上，如果存在三维的周期结构，就有可能出现全方位的光子带隙，落在带隙中的光在任何方向上都被禁止传播。
我们将具有光予禁带的周期性介质结构称为光子晶体(Phooo面c crystal)，或叫做光子带隙材料(Photonic Bandgap Materials)。
2光子晶体的结构按照组成光子晶体的介质排列方式的不同，可以将其分为一维、二维和三维光子晶体。
所谓一维光子晶体是指介质频率在空间一个方向上具有周期性分布韵光子晶体材料，相当于不同介质组成的多膜材料。
简单结构的一维光子晶体通常由两种介质交替叠层而成，在垂直于介质层平面方向上介电函数是空阊位置的周期性函数，而在平行于介质层平面方向上介点函数不随空间位置变化。
实际上，光学中常见的布拉格反射镜就是一种简单的一维光子晶体。
二维光子晶体是指在二维空间各方向上具有光子频率禁带特性的材料，它是由介质杆平行而均匀的排列组成的。
这种结构在垂直于介质杆的方向上(两个方向)介电函数是空间位置的周期性函数，而在平行于介质杆的方向上介电函数不随空间位置而变化。
由介质杆阵列构成的二维光子晶体的横截面存在多种结构。
如矩形、三角形、和石墨的六边形结构等。
截面形状不同，获得的光子频率禁带宽窄也不一样。
矩形的光子频率禁带范围较窄，三角形和石墨结构的光子频率禁带范围较宽。
为了获得更宽的光子频率禁带范围，还可以采用同种材料但直径大小不同的两种介质拄来构造二维光子晶体。
光子晶体光纤和光子晶体波导就是二维光子晶体的特例。
三维光予晶体是指在三维空间各方向上具有光子频率禁带特性的材料。
三维光子晶体具有全方位的光子带隙，即落在光子带隙中的光在任何方向都被禁止传播。
这一特性具有极其重要的应用前景。
Yablonovitch创造出了世界上第一个具有完全光子频率带隙的三维光子晶体，它是一种由许多面心立方体构成的空间周期性结构，也称为钻石结构。
不过三维光子晶体的制作相对来说比较复杂，对材料和设计加工都有很高的要求。
2.1光子晶体的理论研究方法由于电磁场的矢量特性，使得光子晶体的理论模拟变的较为困难。
不过，经过许多理论物理学家的努力，目前几种理论上的模拟和实验结果已经取得较好的一致性。
这些理论方法比电子能带理论计算方法更为完善，因为光子之间不存在库仑相互作用，是真正的单粒子问题，而在电子系统中库仑作用不可忽略，固体物理只能采取一定的近似条件来计算。
由于这个原因，光子晶体理论计算的结果往往和实验测量的结果相差很小，理论结果甚至可以直接应用于生产实践，从这个角度来说，光子晶体的理论计算有着很重要的实践意义。
以下是几种用来计算光子带隙和缺陷模的方法，它们均基于经典电磁场理论。
1、平面波展开法平面波展开法在光子晶体理论分析中应用最早也最广泛。
在计算光子晶体能带结构时，平面波展开法应用布洛赫定理，把介电常数和电场或磁场用平面波展开，将麦克斯韦方程从实空间变换到离散傅立叶空间，从而将能带计算简化为代数本征问题的求解。
平面波展开法的缺点是收敛速度比较慢，通过与紧束缚法相结合，可以在某种程度上解决这个问题。
另外，平面波展开法不能计算金属光子晶体能带。
2、时域有限差分法时域有限差分法(Finite Difference Time Domain，简称FDTD)的基本思想是：首先定义初始时间的一组场分布，然后根据周期性边界条件，利用麦克斯韦方程组可以求得场随时间的变化，随着时间的演化，最终解得光子晶体的能带结构。
FDTD方法既可以计算光子晶体介质结构的能带关系，也可以计算金属结构的光子晶体能带关系。
结合最佳匹配层(Perfectly Matched Layer)技术，该方法还能计算光子晶体缺陷局域态、光子晶体波导本征模、光子晶体表面模等一系列问题。
这种方法的优点是简单、直观、容易编程，且可以大大减少计算量。
节省计算机内存。
目前已有不少利用该方法计算光子晶体的文献，相关的计算机软件也已经开发出来。
3、转移矩阵法转移矩阵法同样把求解光子带隙转化为求解本征值问题。
这种方法首先对麦克斯韦方程做离散化，将电场或磁场在实空间格点位置展开。
相邻两层空间的场之间的关系可以用一个转移矩阵来表示。
利用转移矩阵，由麦克斯韦方程可以从一个层面上的场外推至整个光子晶体空间。
该方法对介电常数随频率变化的金属系统特别有效。
由于转移矩阵只与层面上的格点数的平方成正比，与平面波展开法相比，其计算量大大降低，精确度也非常好，而且还可以计算一个有限尺寸光子晶体的反射系数和透射系数。
4、多重散射法多重散射法将光子晶体作为散射体放置于开放系统中，当电磁波与散射体相互作用时，研究目标的散射、吸收和透入特性。
由于入射波与物体作用要产生散射波，散射波与入射波之和满足介质不连续面上切向分量连续的边界条件，因此在物体所在区域直接计算入射波和散射波之和的总场比较方便。
将电磁场分别向一阶BesseI、HaIlkcl 函数作展开，又因为麦克斯韦方程是线性的，故总场、散射场和入射场都分别满足麦克斯韦方程，通过求解展开系数可以求散射振幅、传输系数等。
这种方法在求解某些特殊问题时效果相当不错。
3光子晶体的应用光子晶体能够控制光在其中的传播，所有它的应用十分广泛。
在光子晶体中引入一个点缺陷，可以制成高品质的谐振腔，这种谐振腔可以改变原子的自发辐射；在光子晶体中引入线缺陷，可以制成新型波导，这种波导无弯曲损耗。
目前，光子晶体的应用主要体现在以下几个方面：1、光子晶体全反射镜传统的金属反射镜在很大的频率范围内可以反射光，但在红外和可见光波段有较大的吸收。
此外，由于金属的趋肤效应，金属反射镜对光波的吸收只发生在表面极薄的深度内，在强光照射下，金属反射镜表面的温度会上升到很高，从而造成金属反射镜的表面变形，使其质量严重下降。
用光子晶体材料制成的反射镜可以克服上述缺点。
光予晶体中不允许频率位于光子带隙内的光子存在。
当一束频率处于光子带隙内的光子入射到光子晶体上时，会被全部反射。
因此选择没有吸收的介电材料制成的光子晶体可以反射从任何方向的入射光，反射率几乎为lOO％。
根据这个原理制作出的反射镜没有上述金属反射镜的诸多缺点：因为光学介质在几个波长的深度内对光波的吸收损耗非常小，所以采用光学介质材料制成的光子晶体反射镜具有极小的损耗；同时相对于金属表面由于趋肤效应产生的吸收薄层，光子晶体反射镜对光波的吸收分布在几个波长厚的较多介质内，因吸收光而产生的热量分布的体积要大孚导多，所以同样强度的光照下，光子晶体反射镜表面温度升高值要比金属反射面的温度升高值小得多，反射镜的表面不容易损坏。
如一维光子晶体全方位反射镜。
2、光子晶体天线这是光子晶体在微波波段的一个重要应用。
微波天线在军事和民用方面都有许多重要的应用。
如在卫星电视，雷达等等都有广泛的利用微波天线。
然而传统的微波天线制备方法是将天线直接制各在介质基底上，这样就导致大量的能量被天线基底所吸收，因而造成基底的发热。
光子晶体的发现给解决这一问题提供了相当有效的方法。
针对某一微波频段可以设计出需要的光子晶体，并让光子晶体作为天线的基底，这就实现了无损耗全反射，就把能量全部反射到空中。
目前，基于光子晶体的高方向性、高增益和超宽频带天线和阵列天线的研究，小尺寸隐蔽天线的研究，超方向性的光子晶体共振天线的研究都已取得显著的成绩，天线在应用了光子晶体覆膜后还能有效的减少人体所受到的电磁波的辐射，光子晶体天线已称为光子晶体研究领域的另一个热点。
3、光子晶体密集波分复用器利用光予晶体波导，谐振腔，波导之间的相互作用，可以构造高品质的极窄带选频滤波器。
基于这个原理可以设计结构紧凑的光子晶体密集波分复用器。
近年科研人员发现了光子晶体的超棱镜现象，波长相差很小的光波可以达到很大的分离角，从而提出了另一种光子晶体密集波分复用器模型。