1.1引言

光子晶体（Photonic Crystals），又称为光子带隙材料，是指由不同折光率的物质交替排列而形成的周期性结构。这种有序的周期性的微结构可以与特定波长的可见光发生衍射作用，从而形成光子带隙(Photonic Bandgap)。当入射光落入其中时，具有特定频率的那部分入射光就会被完全反射，而其他波长的光则可以几乎无损耗的通过。通常，光子带隙由其结构以及构筑单元的折射率等因素综合决定的。因此，光子晶体的一个重要应用就是使光子带隙随着外界环境的变化而变化，从而使光子晶体材料产生响应。而本文所研究的离子响应型光子晶体就是利用了这一性质。当外界的离子浓度发生变化时，光子晶体的光学性能也随之发生变化。

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1.2光子晶体简介

1.2.1光子晶体的概念

光子晶体的概念最早是Yablonovith和John等人^[1、2]于1987年提出的，因其在医学临床诊断、传感器、环境监测等方面具有巨大的发展潜力，众多研究者对光子晶体的制备做了深入而详尽的研究。目前已能够制备出不同维度、不同结构、不同用途的光子晶体。

根据其空间结构的不同，可划为为一、二、三维光子晶体。

图1-1 光子晶体结构示意图

1-D结构通常是指其折射率只在一个方向显现出周期性变化。主要应用于半导体、光纤等领域。2-D结构则是由二维介质均匀、平行地排列而成的，因落入其中的入射光在沿二维方向的传播完全可控，所以该类型的光子晶体在平面集成光学、”光子电路”等领域具有良好的应用前景。不同于一、二维结构，三维结构能使其产生完全的光子禁带，即从任何角度射入的光波均会发生完全衍射，从而达到抑制其传播的目的。

1.2.2 自然界中的光子晶体