Question

研究光子晶体带隙有什么用途

刚刚接触这方面的东西，想知道下大概，研究光子晶体的带隙有什么用途，最好是延伸到比较现实点的用途，谢谢
不要大篇大篇复制啊，会晕的，3q

Answer 1

首先说点原理吧，以便讲应用时候你很好理解，这些是我课题论文里面内容：
当电磁波在光子带隙材料中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构光子晶体。能带与能带之间出现带隙，即光子带隙。所具能量处在光子带隙内的光子，不能进入该晶体。l通过引入缺陷破坏光子晶体的周期结构特性，那么在光子带隙中将形成相应的缺陷能级。 而如果沿着一定的路线引入缺陷，那么就可以形成一条光的通路，类似于电流在导线中传播一样，只有沿着“光子导线”（即缺陷条纹）传播的光子得以顺利传播，其它任何试图脱离导线的光子都将被完全禁止。
从原理可以看出，利用光子晶体带隙我们可以控制光，试想一下能控制光是什么概念？
应用：
光子晶体波导：
利用缺陷态的导波效应，缺陷的引入在PBG中形成新的光子态，而在缺陷模周围光子态密度为零。因此，光子晶体波导利用缺陷模式实现光传输不会产生模式泄漏，基于这种优异的光子局域化特性，可实现光波导的任意弯曲，从而大大减少集成光学器件的体积，实现光路芯片化。
也就是说，弯曲损耗不存在。

光子晶体光纤：类似于单模光纤。
利用光子晶体所具有的光子频率禁带特性，将特定频率的光波强烈地束缚在纤芯内进行传导，光纤弯曲或折叠状态对光波的影响非常小，几乎在所有的传播波长处都能够保持单模运转，且其零色散波长从传统光纤的红外波段移到了可见光波段，可将光通信波段从1.3~1.6um扩展到整个可见光波段。另外，光子晶体光纤具有极强的非线性效应，在低于传统光纤三个量级的脉冲峰值功率下就可产生光谱覆盖紫外到红外的超连续光。

光子晶体超棱镜：
光子晶体超棱镜的体积只有常规棱镜的1%左右，但其色散能力比常规棱镜强100~1000倍。对波长相近的光，常规棱镜几乎无法分辨，但光子晶体棱镜却很容易实现。例如，对波长为1.0um和0.9um的两束光，常规棱镜无法将它们分开，但光子晶体超棱镜可将它们分开到60°左右。该特性在光通信信息处理中具有重要的意义。

光子晶体反射镜：
由于光子晶体光子频率禁带范围内不允许光子存在，当一束在此光子频率禁带范围内的光入射到光子晶体中时将被全反射。利用这一原理可以制备高品质的反射镜。特别是在短波长区域，金属对光波的损耗很大，而介质对光波的吸收损耗非常小，因此，介质材料光子晶体反射镜具有极小的损耗。另外，由于金属反射镜对光波的吸收集中于极薄的表层内，这使表层温度很高，容易造成金属反射镜表层变形，使其质量严重下降。光子晶体反射镜对光波的吸收分布在较大的体积内，光子晶体反射面的温度比金属反射面的温度要低得多，这使光子晶体反射镜的表面不容易烧坏。

当然还有光子晶体微带天线等。就不一一赘述了，我想楼主应该大致了解它的应用了吧。

Answer 2

研究光子晶体带隙有用途:
1. 与纳米技术相结合，用于制造微米级的激光，硅基激光;
2. 与量子点结合，使得原子和光子的相互作用影响材料的性质，从而达到减小光速、减小吸收等作用
3. 光子晶体光纤应用
随着社会的发展，显赫一时的半导体器件已经不能满足信息技术发展的需要，必须寻找信息传输速率更高，效率更高的新材料。普遍认为，光子技术将续写电子技术的辉煌，光子晶体将成为未来所依赖的新材料。
4. 狄拉克锥在光子晶体中的实现

Answer 3

不同波段的光子晶体用途不一样，给你说说微波波段吧。
光子晶体因为独具的周期性结构，可以使一定频率的波无法传播，形成禁带，类似于半导体。
可以用高品质直角波导，高品质谐振腔，或特殊用途的天线。具体如下：
可以将其用作光子晶体全反射镜和损耗极低的三维光子晶体天线;利用光子禁带对原子自发辐射的抑制作用,可以大大降低因自发跃迁而导致复合的几率, 设计制作出无阈值激光器和光子晶体激光二极管 ;通过在光子晶体中引入缺陷,使得光子禁带中产生频率极窄的缺陷态,可以制造高性能的光子晶体光过滤器、单频率光全反射镜和光子晶体光波导;如果引入的是点缺陷,则可以制作成高品质因子的谐振腔。