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摘 要

本文针对目前周期性一维光子晶体极窄带带通滤光片中出现的高反射域宽非常受限及生产流程中出现的设计精度要求极高从而导致的生产难度极大的问题提出了一种新的解决方案，即通过在一维光子晶体中引入无序旨在保持超窄带通的同时增大高反射域宽度。并给出了相关数据和结果。通过在周期性一维光子晶体中引入无序，高反射域大大增加了37%，超窄带通为0.8nm，强度达到82%。

关键词：极窄带带通滤光片 无序一维光子晶体 光子带隙 高反射域

Abstract: Because of high-reflection and wide-field in the bandpass filter are very limited, the production process of high precision requirements resulting in the production extremely difficult. In this paper, we presented a new solution, aiming at the periodicity of one-dimensional photonic crystal narrow band-pass filter while keeping the ultra-narrow bandpass. By introducing disorder into the perodic one-dimensional photonic crystal structure, the high-reflectance range is significantly extended by 37% , with an ultra-narrow pass band of 0.8nm and intensity of 82%.

Keywords: Ultra-narrow bandpass filter , One-dimensional optical crystal , Photonic band gap , High-reflection range

目录

1 引言…………………………………………………………………………	4
2 理论研究…………………………………………………………………	5
2.1 相关背景及其缺陷……………………………………………	5
2.2 观点来源…………………………………………………………	6
2.3 理论研究及其分析……………………………………………	7
3 实验结果与讨论………………………………………………………	8
4 结论…………………………………………………………………………	13
参考文献……………………………………………………………………	14
致谢……………………………………………………………………………	15

1 引言

“光子晶体"的概念是1987年S．John和E．Yabloncvitch分别提出来的。而在当今世界，科学家们在不断研究电子控制的同时发现由于电子的特性，半导体器件的集成快到了极限，而光子有着电子所没有的优越特性：传输速度快，没有相互作用。所以科学家们希望能得到新的材料，可以像控制半导体中的电子一样，自由地控制光子。与此同时随着科学技术的发展特别是制造工艺技术的发展，使得光子晶体的制造不仅变得可能，还得到了长足的进步，在可见光及红外波段可以制成具有所需能带结构的光子晶体，实现对光的控制。因此近年来光子晶体得到深入广泛的研究与应用。

由于光子晶体的特性，在光子晶体刚提出时，就引起了广泛的关注。在国外很多国家都在研究。最早提出光子晶体概念的美国，有高等院校、研究所、国家实验中心等许多研究机构在开展这一研究工作，不少研究项目是在军方的资助下进行的。由于研究时间长、范围广，在各方面取得的成果也是最多的。自1987年光子晶体概念的提出至90年代初期，这期间的研究主要是集中在光子晶体禁带的理论计算和微波波段光子晶体的实验研究方面。之后，有关红外波段、可见光波段、微纳米尺寸光子晶体的研究逐步开展起来，并在制作和加工方面取得了一定的突破，为光子晶体应用于各种光学器件及计算机领域奠定了基础。

我国自90年代中期以来，也有一些初步的研究工作。十多年来，在光子晶体的相关理论与实验研究方面均已取得了不少进展。然而，由于我国对光子晶体的研究起步比较晚，目前研究还主要集中在光子晶体带隙特性的理论分析和计算上。国内对光子晶体的研究，起初主要局限于从事凝聚态物理研究的几所高校，如南京大学、复旦大学、浙江大学等。由于这些单位长期从事固态结构的研究，所以得到的信息也早，不过，他们主要的研究工作也仅仅局限于光子晶体带隙特性的理论分析和计算上。

近几年，我国对光子晶体的研究已经开始逐步向实验验证和实际应用的方向靠拢，并且逐渐升温。随着国外在光子晶体方面研究工作的迅速升温，这在国内也引起了强烈的反应。

在这一方面，获得国家自然科学基金资助的研究项目逐渐增多，所资助的领域涉及光子晶体的理论研究、制备和应用等多个方向。浙江大学的光与电磁波研究中心在何赛灵教授的带领下，对光子晶体密集波分/复用器以及新型天线进行了研究，取得了相当丰富的成果。国防科技大学也展开了光子晶体光学器件、微波电路和微带天线等方面的研究。中国科学院物理研究所顾本源研究员及其领导的小组，在光子晶体带隙研究方面也取得富有创意的结果。曾先后在Physical Review Letters(PRL)，Physical Review B(PRB)，Eur．Phys．J ．B，JAP等国际重要物理学杂志上发表了多篇论文，研究成果处于国际先进水平。复旦大学应用表面物理国家重点实验室剑教授，提出了光子带隙材料异质结构和量子陷阱结构以及可以用二维光子带隙材料来制作的偏振器等。他们开展了光子带隙材料在国防科技上的应用，从理论上证明了光子带隙材料制作红外隐身材料的可行性等。清华大学和北京大学联合教育部量子信息与量子光学与原子光学课题组是国内较早进行光子晶体研究的单位之一。他们提出了各向异性光子晶体中光子多重能隙的概念，发展了处理非线性光子晶体中的数值方法。在光子晶体中原子辐射性质的研究中，提出了求本征解束缚态的方法，讨论了原子、原子链的自发辐射以及受激辐射等链子光学问题。上海交通大学、同济大学、东南大学、中国科技大学、南京邮电大学、山东大学等高校以及上海光机所、上海微系统所、长春光机所、长春物理研究所等其他一些研究单位，都在光子晶体研究方面取得了令人瞩目的成果。

然而，相对于国外的研究情况而言，由于国内对光子晶体开展研究的起步晚，投入力度也较小，目前取得的一些成果也仅仅限于基础研究方面，与国外相比还存在较大的差距。

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