楊 瑞，李欣欣，吳長龍，熊春宇，姜 赫

(1.大慶師范學院 機電工程學院，黑龍江 大慶163712;2.大慶石油管理局 井下作業(yè)分公司，黑龍江 大慶163412)

0 引言

20世紀80年代初，美國E.Yablonovitch 和S.John 最早提出了光子晶體的概念［1－2］。光子晶體也稱為光子帶隙材料［3］，是折射率在空間周期性變化的一種人工微結(jié)構(gòu)或稱電介質(zhì)微結(jié)構(gòu)，具有光強局域化和光子帶隙現(xiàn)象兩個基本特性。從空間的周期結(jié)構(gòu)來看，光子晶體可以分為一維、二維和三維光子晶體，如圖1所示。光子晶體存在光子禁帶，當某一頻段的波落在禁帶中光被禁止傳播。這一現(xiàn)象是由于光在作周期性分布的分界面上發(fā)生多次的布拉格散射和干涉導致相干相消形成了類似于能帶結(jié)構(gòu)的帶隙結(jié)構(gòu)，禁帶寬度受材料填充率、折射率、晶體結(jié)構(gòu)、介電常數(shù)比等的影響。自理論研究指出金剛石結(jié)構(gòu)、圓木堆積結(jié)構(gòu)、反蛋白石結(jié)構(gòu)、矩形螺旋結(jié)構(gòu)等具有完全的光子禁帶以來，三維光子晶體的理論研究和實驗制作受到了高度重視。本文主要介紹光子晶體的主要特征、制備技術的研究進展及其應用前景。

圖1 一維、二維和三維光子晶體示意圖

圖2 逐層堆疊結(jié)構(gòu)的光子晶體示意圖

1 光子晶體的特性與研究方法

1.1 光子晶體的特性

光子帶隙是光子晶體的最基本的特征。光子帶隙也稱為光子禁帶是晶格矢量與光波長數(shù)量級相當時形成的能帶結(jié)構(gòu)，電磁波的頻率落在此頻率帶隙內(nèi)的不能通過介質(zhì)而被全部反射，因此形成光子禁帶。光子晶體材料的介電常數(shù)比和光子晶體自身的結(jié)構(gòu)類型決定了光子晶體的光子帶隙結(jié)構(gòu)。不同介電常數(shù)的光學材料，如果介電常數(shù)比越大，材料內(nèi)部存在的布拉格散射就會越激烈，就越有可能出現(xiàn)光子帶隙。光子晶體的由于介電常數(shù)不同所形成的結(jié)構(gòu)類型對帶隙也有重大影響。因此，通常在實踐研究中適當改變光子晶體的結(jié)構(gòu)對稱性是制取具有完全光子帶隙的光子晶體的有效方法之一。

光局域化是光子晶體的重要特點。如果在完整的光子帶隙材料中引入某種缺陷層時，光子帶隙材料原有的周期性或者對稱性就會遭到破壞，這樣就會有頻率極窄的局域態(tài)或缺陷態(tài)出現(xiàn)在光子禁帶中，當某一頻段的電磁波入射時，在缺陷層或者層附近處的光強就會迅速增加，這種現(xiàn)象被稱為光強局域化現(xiàn)象［4］?？梢愿鶕?jù)電磁波在光子晶體中傳播的透射譜來測定相關的這些性質(zhì)，也可通過調(diào)節(jié)缺陷的結(jié)構(gòu)、大小來控制缺陷能級在光子帶隙中的位置實現(xiàn)光子局域。

1.2 光子晶體的“能帶”計算常用的理論方法

在固體物理學中，適用于解薛定諤方程的方法也都將適用于光子帶隙材料的理論計算，比如平面波展開法、有效差時域法、多重散射展開法、傳遞矩陣法、格林函數(shù)法等。

(1)平面波展開法:平面波展開法是在研究光子晶體的“能帶”結(jié)構(gòu)方面比較常用一種方法。這種方法的步驟是，先將電磁波在倒格子空間按平面波函數(shù)的形式展開，然后再應用麥氏方程組寫出本征方程，最后求解本征方程得出本征值，這樣便可得出光子頻率的所在范圍［5］。

(2)傳遞矩陣法:將電磁場在實空間格點處展開，然后應用麥克斯韋方程組寫出傳遞矩陣的表達式，這樣就轉(zhuǎn)換成求解方程本征值的問題。傳遞矩陣表示的是相鄰層格點處的場強的關系，傳遞矩陣假設了同一格點所在的層面上具有完全相同的態(tài)和對應頻率，而后再利用麥克斯韋方程組將電磁場這一位置外推向整個晶體所在空間。由于傳遞矩陣，矩陣小、矩陣元少，所以計算量與第一種方法比較也大大降低了，得出的傳遞矩陣正比于實空間格點數(shù)的平方，這樣計算出來的結(jié)果精確度也比較高，另外使用傳遞矩陣還可以計算出反射和透射系數(shù)。

(3)時域有限差分法:這種方法采用了比較傳統(tǒng)的電磁場的數(shù)值解析法，將原胞劃分成若干個網(wǎng)狀的小格，然后針對每一個格點寫出它的有限差分方程，最后再結(jié)合布里淵區(qū)邊界條件，這樣就可以利用麥克斯韋方程組轉(zhuǎn)化成矩陣形式的特征方程來求解［6］。

(4)多重散射法:多重散射法適用于平面波展開法不能解決的含有缺陷的光子晶體，它可以描述各個散射單元的光波在光子晶體中的散射和傳播，得出含有缺陷的光子晶體的反射和透射方程，這一方法的理論是，把波動方程按的位移展開成一個縱模和兩個橫模的線性疊加的形式，入射到散射體的波看作是外來入射波與被其他散射體散射的波的疊加，從而得出本征方程，計算出來的方程的本征值就是我研究的光子晶體的本征頻率。

2 光子晶體的制備

光子晶體是人工設計和制造的在光學尺度上有周期性介電結(jié)構(gòu)的晶體，不同折射率的晶體材料按周期性交替排列。通過人為設計和制造光子晶體器件，使操縱和控制光子運動成為一種可能。此外，光子晶體屬人造微結(jié)構(gòu)，其晶格尺寸與光波波長相當，因而制備難度大，據(jù)其適用波長范圍不同，制備技術也有所不同。由于還需引入缺陷，因而其制備過程通常需要多種技術手段。目前的制備手段有活性離子束打孔法和層疊加法。對于短波長的光子晶體還可采用刻蝕法，這是一種用于加工半導體的精細工藝［7］。除以上常用的制備方法外，還可通過膠體晶體法、飛秒激光干涉法、聚焦離子束等來制備光子晶體。

2.1 活性離子束打孔法

1989年，Yablonovitch 和Gmitter［8］在Al2O3塊中按FCC 的排列打數(shù)千個空洞構(gòu)成了人造周期性的晶體結(jié)構(gòu)，但這種有高度對稱性的球形空洞的能級是簡并的，因而出現(xiàn)的只能為偽能隙。1991年，Yablonovitch 小組改進了加工方法打破了由高度對稱性導致的能級簡并，首次制備出具完全光子頻帶的光子晶體?；钚噪x子束打孔法演示了光子禁帶處微波波段的光子晶體，其晶格常數(shù)只能到毫米量級?；钚噪x子束打孔法耗時耗力手段簡單粗糙只適合在實驗室中的早期運用。

2.2 逐層疊加法

早在1994年，Ho 等［9］最早設計制備了一種光子晶體，稱為woodpile 層疊結(jié)構(gòu)(圖2)。這種光子晶體的基本單元是Al2O3介質(zhì)材料棒，每層是由數(shù)個以間距c 的介質(zhì)棒平行排列，相鄰層間的介質(zhì)棒垂直放置，1 層和3 層間偏移距離，每4 層構(gòu)成了一個重復單元。逐層堆疊結(jié)構(gòu)有明顯的完全光子帶隙和良好的帶寬，光強可降低20dB 左右，而且介質(zhì)材料的折光指數(shù)對比度在120 以上即可得到完全的光子帶隙。由于此方法需要精準的定位，因而目前只存在于制備頻率處于微波波段的光子晶體。

2000年，Susumu Noda 用離子刻蝕技術制備了禁帶位于近紅外區(qū)域的光子晶體。從而改進了用逐層疊加法來制備三維光子晶體的工藝流程。2005年Ho 等［10］利用分子轉(zhuǎn)移模技術改進了光子晶體的制備方法，從而能夠大規(guī)模的得到工序簡單造價低廉的堆疊光子晶體，后來在此結(jié)構(gòu)的基礎之上Ho 等［11］用電沉積的方法得到了堆疊結(jié)構(gòu)的介質(zhì)為鋰金屬的光子晶體。

此外，半導體技術在制備光子晶體過程中也起到了很重要的作用，例如刻蝕、化學氣相沉積的膜層工藝等。通過半導體技術在層疊法中的應用，我們可以設計出帶寬和帶隙在紅外及近紅外區(qū)的光子晶體。這為集成光電器件的發(fā)展起到了巨大的推動作用。

2.3 可調(diào)光子晶體的制備

目前所制備出來的光子晶體在結(jié)構(gòu)和缺陷的位置上都有一定的局限性，禁帶固定下來一般不容易被改變。設想通過施加電磁場或調(diào)解溫度來改變禁帶位置或?qū)挾龋谱鞒鼋麕Э烧{(diào)的光子晶體，這將會使光子晶體的應用前景大為改觀，近年來，通過調(diào)整光子帶隙位置來實現(xiàn)提高全光開關效率和響應方面取得了很重要進展［12］。通過激光的熱效應來實現(xiàn)光子晶體光子帶隙遷移。2000年Hache 等［13］利用非晶體Si 和SiO2

制備非線性光子晶體，并以飛秒脈寬的激光抽運光子晶體，通過改變非線性光學克爾效應非晶硅的折射率進而使光子帶隙發(fā)生遷移。此后相關成果陸續(xù)出現(xiàn)，全光開關的性能也有明顯的提高。

此外，采用介入半導體材料改變介質(zhì)折射率來制備全光開關的研究倍受關注。理論上在控制介質(zhì)的折射率方面可以通過，通過調(diào)整介質(zhì)折射率差或者填充比以及相關介質(zhì)的晶格結(jié)構(gòu)等諸多因素中的一種或幾種便來制備可調(diào)光子晶體。其中調(diào)節(jié)介質(zhì)折射率差是其中較容易實現(xiàn)的一種方法，在周期分布的間隙中充入可隨外界條件變化的介質(zhì)折射率來實現(xiàn)。在1997年Holtz 和Asher［14］制備了通過控制水凝膠的伸縮來調(diào)節(jié)帶隙的可調(diào)光子晶體;香港科技大學的沈平小組［15］首次制備成功了晶格結(jié)構(gòu)可調(diào)的三維光子晶體，實驗是將鍍有鎳、壓電陶瓷及氧化鈦涂層的玻璃球懸浮于硅油中，通過改變外加電磁場來改變小球分布進而改變晶格結(jié)構(gòu)。近幾年來由于液晶分子取向受溫度電磁場的變化較敏感的特性，制備液晶可調(diào)制光子晶體也引起了人們的高度重視。我們可以通過將液晶材料填充入光子晶體結(jié)構(gòu)中，通過控制外界溫度或者電場磁場來控制光子間隙的變化。1999年，Katsumi 等人［16］通過在三維光子晶體孔隙中摻入N 相液晶使禁帶位置向紅外方向發(fā)生了偏移;另外，通過調(diào)節(jié)溫度，相變點七十攝氏度左右，液晶折射率由各向同性相明顯的轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨蛳蛄邢?，光子禁帶的位置產(chǎn)生了明顯的偏移。通過改變溫度和外界電磁場調(diào)制光子晶體易于集成，但由于液晶分子重取向的速度一般都在毫秒量級，這也限制了調(diào)制響應時間。與液晶調(diào)制相比可通過飛秒激光調(diào)制半導體中載流子濃度使材料介電系數(shù)發(fā)生改變進而制成可調(diào)光子晶體［17］等。此方案可使調(diào)制響應時間提高到納秒數(shù)量級。隨著科研技術的發(fā)展和研究內(nèi)容的不斷深入，光子晶體的制備方法層出不窮，各種各樣的制備方法的不斷完善更有利于人們獲得不同種類的光子晶體，也能夠激勵人們更深層次的了解光子晶體的特性，所有這些對于基于光子晶體的光電器件的實用化起著巨大的推動作用。

光子晶體的全面發(fā)展歷經(jīng)了20 多年，在制備方法和成果方面也取得了突破性的進展。目前在可見光區(qū)域或近紅外區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)完全的光子帶隙結(jié)構(gòu)成為研究熱點，基于此的光子計算、傳輸、存儲等相關特性將是信息技術方面的一次巨大的變革。從目前的發(fā)展來看，雖然光子晶體的制備技術較豐富，但仍然存在不足有待于不斷完善，如果想投入大規(guī)模生產(chǎn)還需要很長一段研究時間。因此，我們還應致力于可以用簡單易行的方法來大規(guī)模制備可在任意位置引入缺陷的光子晶體，并通過控制溫度或電磁場等方式實現(xiàn)光子晶體帶隙的可調(diào)節(jié)性來實現(xiàn)對不同頻段的光的選擇調(diào)控。從而有效地實現(xiàn)光子晶體的器件化和集成化，最終可實現(xiàn)光子晶體的產(chǎn)業(yè)化和應用的普及化。

3 光子晶體的應用

光子晶體獨特的光子帶隙結(jié)構(gòu)和光強局域化特征使光子晶體在高反射鏡、濾波器、分光裝置等方面有非常廣泛的應用，負有效折射態(tài)與二次諧波等非線性效應又使光子晶體材料在光波導、光電集成、光傳輸?shù)确矫姘l(fā)揮著重要的作用。此外，應用光子晶體特性制作出的各種器件在激光器、傳感器、微波天線、儲存與計算以及非線性光學等方面有著很重要的應用前景。

3.1 光子晶體高反射鏡和光濾波器

根據(jù)光子晶體的帶隙結(jié)構(gòu)特點通過改變其介電常數(shù)或周期來調(diào)節(jié)帶寬及禁帶位置，從而設計出周期結(jié)構(gòu)少且可在整個近紅外光區(qū)都具有較高反射率的寬禁帶的高反射鏡。由于傳統(tǒng)的金屬反射鏡在紅外頻段和可見光區(qū)反射小吸收特別大 所以，選擇理論上反射率可達100 %的由介電材料制成的光子晶體為材料制成的反射鏡有廣泛的實際用途。光子晶體的光子禁帶效應可以把從各個方向投射過來的入射光反射，這種光子晶體也具有一定的研究價值，以可以耦合到微波天線的基底做反射面［18］，如果選擇合適的帶寬電磁波就完全不能透過基底，這樣能量就可以全部被反射，由此可大幅度的提高微波天線的工作效能。因此在LED 光發(fā)射層后放置光子晶體高反鏡，可多角度高效的反射所需頻段的光波，從而有效的增加了LED 的發(fā)光效率。

近年來光學濾波技術種類繁多，光濾波器是光學技術的基本元件也將是未來全光網(wǎng)絡中的核心光學器件，在光電通信以及光存儲和信息處理方面有著廣泛的應用前景。利用金屬材料制作的在某一頻率以下均是禁帶的光子晶體是比較理想的高反濾波器。例如在SiO2 和Si3N4 制備的光子晶體結(jié)構(gòu)中引入缺陷可使禁帶中出現(xiàn)窄透射峰，這比傳統(tǒng)濾波器更具有窄帶濾波的功能，這種光子晶體的窄帶濾波能夠使光波損耗降低到最小，而且通過對帶頻的細分還可以實現(xiàn)濾波器的超窄帶多通道濾波功能，這一技術可以廣泛用于密集波分復用技術以及光學儀器精密測量等領域［19］。

3.2 光子晶體波導

光子晶體波導有其特殊的光子能帶結(jié)構(gòu)、極強的非線性特性、并且?guī)缀纬叽缫卜浅Ｐ?，因而在非線性光學、光學功率分束器及高靈敏度傳感器等許多領域引起了較為廣泛的關注。鑒于傳統(tǒng)介質(zhì)波導能損較大且難以避免，尤其在應用于小型光互連中有一定的彎曲損耗局限。光子晶體波導［20］可以有效地攻克這一難題。光子晶體中引入線缺陷，這樣對比與相對完整的光子晶體中不能通過的光就可以沿著線缺陷的路徑實現(xiàn)無損傳播。光子晶體波導的尺寸和傳統(tǒng)波導相比可以達到納米數(shù)量級，因而也更容易集成，既可制作成大曲率多形狀的波導，也可耦合在傳統(tǒng)波導拐角處，從而大大可提高光的傳播效率。由Kim［21］等人設計的耦合Si 光子晶體波導，在直角處的傳輸效率可達到99.4 %?？梢灶A見，隨著日益深入的理論和實驗研究及不斷改進的制備技術，在光學集成器件高度集成化、尺寸微型化的今天，光子晶體波導以其特有的傳輸特性和超高的非線性特性等，必將在光電集成和全光通信等領域發(fā)揮強大的作用。

3.3 光子晶體光纖

光子晶體光纖有許多優(yōu)異的光學特性，因而是光纖技術中的一個新興領域，光子晶體光纖基于包層中的二維光子晶體結(jié)構(gòu)能夠有效控制控制纖芯中的光波，從而使其具有可調(diào)色散性、高雙折射性和高非線性等特性，因此在光通信和光電子領域的研究方面一直倍受科學家們的關注。光子晶體光纖的傳光方式大致分為兩種類型［22］:一種類型比較類似于普通的光纖全內(nèi)反射，纖芯是高折射率的二氧化硅，包層一般是同纖芯是同種材料的二維光子晶體結(jié)構(gòu)，例如空氣/硅微孔光纖，這種類型的光纖比較容易制備，被廣泛使用的光晶光纖就屬于這種類型;另一種類型的光纖是利用光子帶隙傳光機理，空氣孔作為纖芯，禁止某一特定頻率的光橫向傳播，這種光纖在實驗室中已經(jīng)實現(xiàn)。

光子晶體光纖具有較寬的單模特性和非常奇異的色散性，這些都是傳統(tǒng)光纖所不具備的［23］。光子晶體光纖的全內(nèi)反射型為例，由于光子晶體光纖內(nèi)部存在中心缺陷，因而其空氣孔排序具有可調(diào)性，其空氣和二氧化硅的配比決定了全反射的折射率，差值最大可達到0.4。1996年，Knight 等人得到了波長范圍在457.9～1550nm 的光子晶體光纖，這種光纖的單模波長要比普通光纖的波普范圍寬得多。理論分析得出，只要光子晶體光纖的空氣孔徑與孔間距比不小于0.2，所有波長上都可實現(xiàn)單模傳輸，并且這種單模傳輸能力與光纖的尺寸無關，無論光纖的尺寸是放大或縮小都可以實現(xiàn)單模傳輸。此外，光子晶體光纖也可以由單一材料制備而成，這也排除了由于普通光纖的纖芯與包層由于材料不同產(chǎn)生的不相容性而使折射率差受到影響這一難題。光子晶體的光纖的零點色散可較大幅度的向高頻方向調(diào)節(jié)，光纖的單模傳輸可在實現(xiàn)在近紫外到近紅外全波段所有這些都是傳統(tǒng)光纖無法比擬的。光子晶體光纖除了在可以作為優(yōu)良的光波導替代傳統(tǒng)光纖外，還在超寬色散補償、光纖傳感、飛秒脈沖激光器等方面都存在著潛在的應用［24，25］。其獨有的結(jié)構(gòu)特征也賦予了人們更廣闊的想象空間去設計和制造更多不同類型和特性的光纖，可見，光子晶體光釬將會有非常廣闊而非凡的應用前景。

3.4 光子晶體微型激光器

光子晶體激光器是一種光發(fā)射器件，基于二維光子晶體平板設計出的微諧振腔結(jié)構(gòu)。以光子晶體為制備材料的光學器件中，激光器在光譜分析、光通信及信息處理方面應用前景很廣泛因而成為最為關注的研究課題。可以通過調(diào)整對諧振腔的設計，來獲得微米至納米數(shù)量級的激光器。通過在二維光子晶體中引入缺陷態(tài)形成微腔，可實現(xiàn)低閾值高品因的光子晶體激光器的制作［26］。以點缺陷為例，在光子晶體中引入點狀缺陷則可形成點微腔，微腔在禁帶中將產(chǎn)生頻帶較窄的缺陷模。工作物質(zhì)的發(fā)光譜段中只有波長和缺陷模波長相匹配的才能在微腔中通過其他的則會受到抑制，如果點微腔越小得到的激光線寬就越窄。點微腔形式的光子晶體微型激光器可以設計的非常小，Zhou［27］設計的腔長已到達0.4μm。光子晶體激光器在微型化上比普通的半導體激光器具有很強的優(yōu)勢。除了點微腔外，環(huán)微腔的設計研究也很廣泛，環(huán)微腔的設計可以是在光子晶體平板波導中引入線缺陷而成環(huán);也可以通過耦合幾段光子晶體光纖來組建環(huán)形諧振腔。這種激光器由于本身構(gòu)造基于波導，因而產(chǎn)生的激光更易于與光波導耦合，在光學泵浦方面有點突出，實踐研究中人們對環(huán)微腔的研究進展較快。另外，光子晶體光纖摻雜激光器也將成為人們研究的熱點［28］。摻雜激光器有效抑于雜散輻射因而泵浦效率顯著提高，此類激光器低閾值和高Q 值再加之易于微型化因而應用前景可觀研究空間很廣。

3.5 光子晶體傳感器

光子晶體傳感器可以說是研究領域的一個嶄新的概念。它的基本原理是利用光子帶隙隨溫度應力等外界參量的變化而變化的特性，建立兩者之間變化關系，通過檢測帶隙變化來監(jiān)測環(huán)境中的溫度、應力等變化情況。目前應用的布拉格光柵傳感器基于光學特性可以用于測量應變、壓力、波動、及一些相關的化學量。布拉格光柵可視為一維光子晶體，所以布拉格光柵傳感器是一種光子晶體傳感器。Yoshino 等人［29］通過實驗驗證可通過機械載荷調(diào)制光子晶體的光學特性，這為光子晶體壓力傳感器的設計開辟了思路。隨著對光子晶體研究的日益深入，可采用光子帶隙對溫度的敏感特性去嘗試制作光子晶體溫度傳感器。恰當?shù)牡膸督Y(jié)構(gòu)可調(diào)整光子晶體的結(jié)構(gòu)，這是設計光子晶體傳感器的前提。光子晶體傳感器作為光子晶體的一個潛在的應用方向，更有待于我們在光子晶體領域作進一步的探究。

3.6 光子晶體的非線性特征的應用

線性材料制備的光子晶體其應用已經(jīng)日益廣泛，人們已經(jīng)把研究的領域發(fā)展到非線性材料方面，以探究光子晶體的潛在前景及相關應用。在非線性光子晶體中，光子的態(tài)密度決定了光的傳播及變化。由非線性材料制備的光波導和波導回路［30］，利用其特性可制作出光控超快集成器件，可利用光學雙穩(wěn)態(tài)效應設計出光控開關等［31］。合適的非線性光子晶體波導，利用非線性響應產(chǎn)生局域模或光孤子，這為光孤子網(wǎng)絡中的理想波導回路提供了可能性。因此，在光子晶體中引入非線性材料的光子晶體中可以通過控制光態(tài)密度，其能量分布，通過集中在非線性部分的能量來提高光子晶體的二階倍頻效應、三階拉曼散射、飽和吸收等非線性效應。也可利用非線性光子晶體材料制作全光邏輯元件，這為以光子為信息載體的光電時代提供了很思路，但這方面的諸多研究理論還不夠完善還有待于進一步的研究，還有待于我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)更多的的特性。

4 結(jié)語

光子晶體作為性能優(yōu)異的光學媒質(zhì)，在非線性光學、光波導通信和全光器件等方面有著廣泛的應用前景因而也倍受關注。目前對于光子晶體的研究在科學上取得了非常大的進展，但要切實的普及光子晶體所產(chǎn)生的的巨大應用，還有經(jīng)歷很長一歷程。

目前對于光子晶體研究還應致力于以下幾個方面:

(1)對光子晶體的理論分析還應趨于完善，以便可以設計出更新的完全帶隙結(jié)構(gòu)。

(2)加強對可調(diào)光子晶體的性能研究，制備出不同帶隙結(jié)構(gòu)的光子晶體從而實現(xiàn)對不同頻段的光的選擇調(diào)控。

(3)非線性光子晶體的研究尤其是二階倍頻效應、三階拉曼散射的應用還有比較廣闊的應用前景。

(4)在光子光子晶體的應用中注重提高對小尺寸高質(zhì)量無缺陷的光子晶體模板的制備。尤其，光子晶體傳感器應用中注重其重復使用性抗干擾和快速響應能力的提升設計。

(5)有待于制備品種繁多性能優(yōu)異的光子晶體器件以擴大其應用面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，加強對實用光電子器件的研發(fā)，建立完全帶隙光子晶體制備的工藝流程等。

雖然對于光子晶體的研究已經(jīng)有20 多年的歷史，但是對其的基礎理論研究還處于起步階段，仍然存在著許多不足和有待解決的問題，這也對我們后續(xù)的工作提供了思路與動力，隨著對光子晶體研究投入力度的加強，可以預見，未來的幾年光子晶體的研究將會有突破性的進展，必將在光電子器件和全光通信等領域發(fā)揮著主導作用。

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