1、光 子 产 业 中 存 在 着 一 种 基 础 材 料 光 子 晶 体 （ Photonic Crystals） 。 光 子 晶 体 是 由 具有 不 同 介 电 常 数 （ 折 射 率 ） 的 材 料 按 照 某 种 空 间 有 序 排 列 的 的 其 周 期 可 与 光 波 长 相 比 的人 工 微 结 构 。 介 电 函 数 的 周 期 性 变 化 能 够 调 制 材 料 中 光 子 的 状 态 模 式 ， 使 光 子 带 隙 出 现 ，当 光 的 频 率 位 于 光 子 带 隙 范 围 内 ， 它 将 不 能 在 光 子 晶 体 中 的 任 何 方 向 传 播 。 因 此 ， 光 子晶
2、 体 也 常 称 为 光 子 带 隙 材 料 （ Phtonic Band Gap Materials） 。 光 子 晶 体 将 成 为 光 电 集 成 、光 子 集 成 、 光 通 讯 的 关 键 性 基 础 材 料 ， 所 以 光 子 晶 体 又 成 为 “光 学 半 导 体 ”。 它 广 阔 的应 用 前 景 使 光 子 晶 体 成 为 当 今 世 界 范 围 的 一 个 研 究 热 点 ， 得 到 了 迅 速 的 发 展 。光 子 晶 体 的 结 构 可 以 这 样 理 解 ， 正 如 半 导 体 材 料 在 晶 格 结 点 （ 各 个 原 子 所 在 位 点 ） 周期 性 的 出 现
3、 离 子 一 样 ， 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 。 如 下 图 所 示 的 光 子 晶 体 材 料 从 一 维 到 三 维 的 结 构 ，可 以 明 显 看 出 周 期 性 的 存 在 ， 而 且 三 维 光 子 晶 体 的 结 构 图 与 普 通 的 硅 晶 体 单 从 结 构 是 很相 似 的 。 高 低 折 射 率 的 材 料 交 替 排 列 形 成 周 期 性 结 构 就 可 以 产 生 光 子 晶 体 带 隙（ Band Gap， 类 似 于 半
4、 导 体 中 的 禁 带 ） 。 而 周 期 排 列 的 低 折 射 率 位 点 的 之 间 的 距 离 大小 不 同 ， 导 致 了 一 定 距 离 大 小 的 光 子 晶 体 只 对 一 定 频 率 的 光 波 产 生 能 带 效 应 。 也 就 是 只有 某 种 频 率 的 光 才 会 在 某 种 周 期 距 离 一 定 的 光 子 晶 体 中 被 完 全 禁 止 传 播 。如 果 只 在 一 个 方 向 上 存 在 周 期 性 结 构 ， 那 么 光 子 带 隙 只 能 出 现 在 这 个 方 向 。 如 果 在三 个 方 向 上 都 存 在 周 期 结 构 ， 那 么 可 以 出 现
5、 全 方 位 的 光 子 带 隙 ， 特 定 频 率 的 光 进 入 光 子晶 体 后 将 在 各 个 方 向 都 禁 止 传 播 。 这 对 光 子 晶 体 来 说 是 一 个 最 重 要 的 特 性 。 而 且 实 际 上 ，这 种 三 维 光 子 晶 体 也 是 最 先 被 制 造 出 来 的 。因 为 光 被 禁 止 出 现 在 光 子 晶 体 带 隙 中 ， 所 以 我 们 可 以 预 见 到 我 们 能 够 自 由 控 制 光 的 行为 。 例 如 ， 如 果 我 们 考 虑 引 入 一 种 光 辐 射 层 ， 该 层 产 生 的 光 和 光 子 晶 体 中 的 光 子 带 隙 频率 相 同 ， 那 么 由 于 光 的 频 率 和 带 隙 一 致 则 禁 止 光 出 现 在 该 带 隙 中 这 个 原 则 就 可 以 避 免 光辐 射 的 产 生 。 这 就 使 我 们 可 以 控 制 以 前 不 可 避 免 的 自 发 辐 射 。带 隙 式 温 度 传 感 器 是 基 于 带 隙 结 构 ,PN 结 增 量 电 压 正 比 于 IC 绝 对 温 度 (PTAT)的 感 温器 件 。
