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基于光子晶体的应用器件研究
1.引言
随着科技的不断进步，人类对于材料的要求越来越高，除了传统的机械性能、化学性质、导电性能等，高新材料的发展离不开其独特的光学特性。基于光子晶体的应用器件（PhotonicCrystalDevice，PCD）因其能够制造出各种特殊光学效应而备受关注，并在微波、光子学、太赫兹技术等领域得到广泛应用。
2.光子晶体基础
光子晶体是一种有序的介电常数分布，它在特定的波长范围内可以禁止特定方向上的光信号传输，也可以引导光子在内部传播。这类光学材料的原理可以说是基于布拉格衍射定理和多层反射定理。
光子晶体的两个最著名的晶型是二维晶体和三维晶体，其中二维晶体相对简单，已经得到广泛研究。它们可以通过很多方式制备，例如激光制作、电子束曝光、介电材料层轮廓转移和自组装等。其中自组装可以形成非常规形状的光子晶体，非常适用于实现若干的嵌入和检测器件。这一领域的研究，发展出了形态学光学研究，可以进一步用于晶体结构的建立和调整。
3.PCD器件分类
依据光子晶体的特性，PCD器件可以分为感光型、光控型、自组装型、有机聚合物型、等离激元型、基于纳米材料技术的型等几种。
（1）感光型
感光型光子晶体通常通过紫外光照射、电子束曝光等方式在均一的光子晶体中制造嵌入的结构，它们通常是一个周期性的缺陷（即所谓的缺陷模），以吸收特定波长的光和反射其他波长的光。常见的应用包括散射传感、信息存储（例如光刻图形）和微流体管等。感光型的PCD器件也非常有用于光纤通信和激光器等应用中，可通过调wholeor抑制特定的波长。
（2）光控型
光控型光子晶体一般通过实现光电子物理机制来实现与光子晶体的相互作用，以实现响应或控制。光控型光子晶体可以分为热介质光控型光子晶体、电介质光控型光子晶体和磁光光子晶体。它们可以通过特定的温度、电压等条件使光子晶体发生形变或调制传播状态，可应用于光通信、传感器和调制器件等领域。
（3）自组装型
自组装型光子晶体可以通过不同的自组装过程或技术制备而成。它们的优点在于无需复杂的加工过程或昂贵的器材设备，而通过物化相互作用和自行排列达成所需结构的形态。自组装型光子晶体通常会具有一些特殊的光学性质，例如光子带隙、显微反射和光散射等，可应用于纳米结构体系的搭建和微制造领域。
（4）有机聚合物型
另外，有机聚合物型光子晶体，利用高分子聚合物的物理和化学性质以及与低分子生物体的结合体系中体现出来的光子性质等结合，对生命化学启示性助分析和传感应用非常重要，可以启发一系列新的PCD体系的创新性研究和开发。
4.研究现状及趋势
光子晶体的应用已经涉及到微波、太赫兹、红外、可见光乃至紫外等多个领域。在微波领域中，它们被广泛应用于光波导、微带线、滤波器和天线等，具有优异的性能指标。在可见光领域，光子晶体已经被应用于显示领域，例如周期性彩色滤波器。在太赫兹特性的领域，光子晶体作为有多的基础元件被广泛研究和发展，例如开关、调制器、滤波器和研究窗户等。
尽管光子晶体在各个领域的应用和发展尚需要进一步的探究和审视，但是它已然成为了一种具备巨大潜力的新材料，受到了越来越多的学者和实验室的关注。未来，随着技术的提高和科学的发展，光子晶体的应用将会不断扩大，并将会有更多新领域进一步涉足这一领域。