·22· 材料导报A:综迷篇 2016年4月(A)第30卷第4期 光子晶体制备及其应用研究进展 宋明丽，王小平，王丽军，陈海将，廉吉庆，柯小龙，宁仁敏 (上海理工大学理学院，上海200093》 摘要 综延了光子品体的特性以度制备方法，分别介绍了光子晶体在光子品体光纤，光子品体滤泼器，低网值 激光器、光子品休特构色等领城的应用研究现状，展示了光子品体器件的巨大发条潜力，并指出了光子品休今后的研 究方向。同时笔者认为将3D打印技术与光子品体器件的制备相结合，对早日实见光子品体器件的实际应用意又重 大 关键词 2D光子品体3D光子品体自组装结构色 中图分举号：0734 文献标识码.AD01.10.118961.issn.1005-023X2016.07.004 Advances in the Fabrication and Application of Photonic Crystals SONG Mingli,WANG Xiaoping,WANG Lijun,CHEN Haijiang,LIAN Jiqing. KE Xiaolong,NING Renmin (College of Science.University of Shanghai for Science and Technology.Shanghai 200093) Ahstract This paper summarizes the characteristics of photonic crystals and the producing method.Photonie crystals are introduced respectively with applications to photonic erystal fiber.photonic crystal filter.low threshold la sers.color of photonic erystal structure at present situation.The review shows that the photonic crystal device has great development potential.also provides the future research direction.At the same time.the author suggests that the combination of 3D printing with photonie crystal device production will bring a great promotion to the practicalap plication of photonie erystal device. Key words 2D photonic crystal,3D photonic crystal,selfassembly,structural color 0引言 似之处。但是两者还是有着本质的风别，如表1所示」 1光子晶体的基本特征 1987年，Yablonovitch E.及John S.几乎同时指出) 如果将两种以上不同介电常数的介电材料按照一定的规则 1.1光学带隙 周期性排列，电磁波经过不同介电常数的材料散射后，某些 在光子品体中，由于折射率存在空上的周期性分 波段的电波强度会因破坏性 涉而呈指数衰减，导政电磁 被在系统内无法传递 形成能限，这样，光子 在 光子禁带” 其带 出现光子禁例 具有光子能带和带 材科被称为光子品体 存在光子禁带的光 品体来说，不是所有频 率的光都可 依据不同的分类标准，可以将光子晶体分为不同的利 其中传插，相应于光子禁带的频率范围内的光不能透过光 类：按电磁波的波长不同，可分为微波光子品体，红外波光了 品体，会被完全地反射回去。如果在 定频率范围内，任付 品体、可见光子晶体等：按材料种类不同，可分为金属光子品 偏振与传播方向的光都被严格地禁止传播，则将这种光子禁 体、半导体光子品体，氧化物光子晶体和聚合物光子品体等： 带称为完整光子禁带，它是最有应用前景的光子晶体，这种 按用途不同，又可分为光子品体微腔，光子品体波导，光子品 现象也只有在三维光子品体中才能出现。 体光纤和光子品体激光器等：按折射率周期性变化的空间维 1.2光子局域 度不同，可分为一维(1D)光子品体一维(2D)和三维(3D) 1987年John发现在一种经过精心设计的无序介电材料 光子品体， 组成的超品格中，光子呈现出很强的Anderson局域。如果 由于光子在光子品体中的行为类似于电子在半导体品 在光子品体中引入某种程度的缺陷，就会在光子禁带中引入 体中的行为，光子品体和半导体（电子品体）品体有很多的相 新的电磁波模式，与缺陷态频率吻合的光子有可能被局域在 *上海市教委重点创新项目(14忆Z137 生，顾士生，主要从率园体膜材料的研穷 Emai:1511290427@q.com王小平：通讯作者，男，博士，教 授，主要从围体薄膜村料光电特性的所究 E-mail:wxpchina64@aliyun.com,wxpchina@sohu.com 1004.2016 hina a nie Publishing House.All right http:// www.cnki.ne
光子晶体制备及其应用研究进展＊ 宋明丽，王小平，王丽军，陈海将，廉吉庆，柯小龙，宁仁敏 （上海理工大学理学院，上海 ２０００９３） 摘要 综述了光子晶体的特性以及制备方法，分别介绍了光子晶体在光子晶体光纤、光子晶体滤波器、低阈值 激光器、光子晶体结构色等领域的应用研究现状，展示了光子晶体器件的巨大发展潜力，并指出了光子晶体今后的研 究方向。同时笔者认为将３Ｄ 打印技术与光子晶体器件的制备相结合，对早日实现光子晶体器件的实际应用意义重 大。 关键词 ２Ｄ光子晶体 ３Ｄ光子晶体 自组装 结构色 中图分类号：Ｏ７３４ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１１８９６／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５－０２３Ｘ．２０１６．０７．００４ ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｈｏｔｏｎｉｃＣｒｙｓｔａｌｓ ＳＯＮＧ Ｍｉｎｇｌｉ，ＷＡＮＧＸｉａｏｐｉｎｇ，ＷＡＮＧＬｉｊｕｎ，ＣＨＥＮ Ｈａｉｊｉａｎｇ，ＬＩＡＮＪｉｑｉｎｇ， ＫＥＸｉａｏｌｏｎｇ，ＮＩＮＧＲｅｎｍｉｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９３） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓａｎｄｔｈｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｓａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｗｉｔｈａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒ，ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｌｔｅｒ，ｌｏｗｔｈｒｅｓｈｏｌｄｌａ－ ｓｅｒｓ，ｃｏｌｏｒｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｔｐｒｅｓｅｎｔｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｖｉｅｗｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｈａｓａ ｇｒｅａｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒｓｕｇｇｅｓｔｓｔｈａｔ ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆ３Ｄｐｒｉｎｔｉｎｇｗｉｔｈｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｒｉｎｇａｇｒｅａｔｐｒｏｍｏｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐ－ ｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｄｅｖｉｃｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ２Ｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ，３Ｄｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌ，ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｏｌｏｒ ＊上海市教委重点创新项目（１４ＺＺ１３７） 宋明丽：女，１９９１年 生，硕 士生，主要从事固体薄膜材料的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：１５１１２９０４２７＠ｑｑ．ｃｏｍ 王 小 平：通讯 作 者，男，博 士，教 授，主要从事固体薄膜材料光电特性的研究 Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｐｃｈｉｎａ６４＠ａｌｉｙｕｎ．ｃｏｍ，ｗｘｐｃｈｉｎａ＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ ０ 引言 １９８７年，ＹａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈＥ．及ＪｏｈｎＳ．几 乎 同时 指 出［１，２］， 如果将两种以上不同介电常数的介电材料按照一定的规则 周期性排列，电磁波经过不同介电常数的材料散射后，某 些 波段的电磁波强度会因破坏性干涉而呈指数衰减，导致电磁 波在系统内无法传递，相当于在频谱上形成能隙，这样，光子 能带之间便会出现类似于半导体禁带的“光 子 禁 带”。这 种 具有光子能带和带隙的材料被称为光子晶体。 依据不同的分类标准，可以将光子晶体分为不同的种 类：按电磁波的波长不同，可分为微波光子晶体、红外波光子 晶体、可见光子晶体等；按材料种类不同，可分为金属光子晶 体、半导体光子晶体、氧化物光子晶体和聚合物光子晶体等； 按用途不同，又可分为光子晶体微腔、光子晶体波导、光子晶 体光纤和光子晶体激光器等；按折射率周期性变化的空间维 度不同，则可分为一维（１Ｄ）光子晶体、二维（２Ｄ）和三维（３Ｄ） 光子晶体。 由于光子在光子晶体中的行为类似于电子在半导体晶 体中的行为，光子晶体和半导体（电子晶体）晶体有很多的相 似之处。但是两者还是有着本质的区别，如表１所示。 １ 光子晶体的基本特征 １．１ 光学带隙 在光 子晶 体 中，由 于 折 射 率ｎ 存在空间上的周期性分 布，光子的运动规律类似于周期性变化势场下晶体中电子的 运动规律，在其中传播的光的色散曲线也会形成带状结构。 在一定条件下，其带与带之间将会出现光子禁带。因 此，对 于存在光子禁带的光子晶体来说，不是所有频率的光都可在 其中传播，相应于光子禁带的频率范围内的光不能透过光子 晶体，会被完全地反射 回 去。如果在一定频率范围内，任 何 偏振与传播方向的光都被严格地禁止传播，则将这种光子禁 带称为完整光子禁带，它是最有应用前景的光子晶体，这 种 现象也只有在三维光子晶体中才能出现。 １．２ 光子局域 １９８７年Ｊｏｈｎ发现在一种经过精心设计的无序介电材料 组成的超晶格 中，光子呈现出很强的 Ａｎｄｅｒｓｏｎ局 域。如 果 在光子晶体中引入某种程度的缺陷，就会在光子禁带中引入 新的电磁波模式，与缺陷态频率吻合的光子有可能被局域在 · ２２ · 材料导报 Ａ：综述篇 ２０１６年４月（Ａ）第３０卷第４期
光子品体制备及共应用研究进展/宋明丽 23 一日离缺路处，光就 是针对光子品休缺面言的。若品休原有的对称性被破坏 迅速衰，这种现象就是由光子局域的存在引起的，它主要 在光子品体的禁带中就可能出现光子局域 光子品体与半导体的特性比 Table】Charact comparison of the photonie erystal with semic 子品 中的传玻色 麦克斯韦方程 薛定方稻 本征方相 (7X:高7X)H(=(g: (-7+v力-E 本征月 电场强度，磁场强度（失量 使函数（标量 特征 光子带隙，光子局城，表面为 电子带隙，缺陷态，表面 能带形成原因 在不同介质分界面出现电磁场相干散射 在不同势场中电子波相于 电磁液 原子尺 光波长的1/4一1/2.几百纳米量 原子品格常数，纳米量 型光子品体孙鉴等在三角品悠和六角品悠基础上设计了 2光子晶体的制备工艺 种五简型光子品体，分析了空气孔型和介质柱型两种类型 按照折射率周期性变化的空间维度可将光子品体分为了 光子品体的带与品格半径、介电数和形状之的关系 类：即一维光子品体、二维光子品体和三维光子品体」 随着介电常数的增大，两种类型光子品体的带所对应的 光子品休的制备可以通过各种成熟的膜工艺来实现。 化频率都逐渐诚小：随着品格半径的增大，介质柱型光子 面将分别介绍二维及三维光子品体制备工艺。 品体带隙所对应的归一化颖率逐渐减小，而空气孔型光子品 2.1一维光子品体的制各梦 体则逐渐增大：对于介质柱型光子品体，圆形品格的归一化 使用介质条堆积的方法可以制备微波区的光子品体 最大，方形品格最小，而空气孔型光子品体与之相反 个质条姆观法健品用一银想的电介质圆柱来堆织，每一层由 日一来子品体的制各已经取得了重要进尼，但仍 平行的介质条等距排列，相驾层介质条成90放置.限层介雨 面临若许名关键性的排战，比如一维光子品体制名误整的刺 条平行但移动0.5d(d为条之的中心，石).每4具就组成 制以及光子品体实际应用所需精度之的矛后等 个周期。但该方法制各可见光区或者红外光区的光子品体 22 三维光子品体的制备工艺 则比较困难。由于光子在光子品体中的行为类似于电子在 具有完全带的三雄光子品体在制各上存在若大难 半导体品体中的行为，再利用先进的钠米制备技术，借鉴成 雏光子品体制备工艺发展至今，大致可分为以下刀 熟的半导体机械加工工艺即为加工法，便可以制备可见光风 :蘸笔纳米光刻术 、胶体微球自组装法 可、多光束相 和红外光区光子品体，如电子束刻蚀，反应离子束刻蚀和激 相位光栅 、掠角度沉积技术)以及电子束和反 光刻蚀等，1993年，Wendt等利用电子束直写和反应高子束 应高子束联用等 刻蚀的方法在GaAs基片上制备了 难AaAs博膜光子 微球自组装法是最早用来制备 三维光子品体的方法，这 种制备方法的 微球，如甲分散 定义 结构图形 过显影得 好的SiO,PS或PMMA微球 目组织生 随后发展 使用 烧结 互作用。 白 空膝 方 多光束相干技术制各了 子品体图形，再使用反应离」 对 物线 蚀工艺制备了 维光子品体 上 使用由化学 纵横比周期微孔的二维光子品体可 腐蚀阳极氧化铝 ng等提出利用液体的表面张力来制备而心立方光子 子品体，但是液体腐 品体，其步摩易，将被片垂古插入体家酒中，控制游海的 蚀法只能制备孔径较大的二维光子昌体 度、湿度，随着胶体悬浮溶液中溶剂的蒸发，在波片的表面自 二雄光子品体主要结构有期性排列的打孔的薄膜结 限形成迎111》古向围相性排到的面心，文方米子品体可设 构和介质棒阵列，按照不同的结构可分为空气柱型和介质柱 种方法的不足是在受到外界微扰时可能会引起面缺陷。随 1o04.2016Chin nal Electronic Publishing House All rights hup /www.cnki.ne
缺陷位置，这就是所谓的 光 子 局 域。一旦偏离缺陷处，光 就 迅速衰减。这种现象就是由光子局域的存在引起的，它主要 是针对光子晶体缺陷而言的。若晶体原有的对称性被破坏， 在光子晶体的禁带中就可能出现光子局域。 表１ 光子晶体与半导体的特性比较 Ｔａｂｌｅ１ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ 光子晶体 半导体 结构 不同介电常数介质的周期分布，需人工制备 周期性势场，可天然形成 研究对象 电磁波在晶体中的传播，玻色子，自旋为１ 电子的输运行为，费米子，自旋为１／２ 本征方程 麦克斯韦方程 （× １ ε（ｒ珗）×）Ｈ珬（ｒ珗）＝（ω ｃ）２Ｈ珬（ｒ珗） 薛定谔方程 （－２ ２ｍ２＋Ｖ（ｒ珗））ψ（ｒ珗）＝Ｅψ（ｒ珗） 本征矢 电场强度，磁场强度（矢量） 波函数（标量） 特征 光子带隙，光子局域，表面态 电子带隙，缺陷态，表面态 能带形成原因 在不同介质分界面出现电磁场相干散射 在不同势场中电子波相干 尺度 电磁波波长 原子尺寸 周期 光波长的１／４～１／２，几百纳米量级 原子晶格常数，纳米量级 ２ 光子晶体的制备工艺 按照折射率周期性变化的空间维度可将光子晶体分为３ 类：即一维光子晶体、二维光子晶体和三维光子晶体。一 维 光子晶体的制备可以通过各种成熟的镀膜工艺来实现。下 面将分别介绍二维及三维光子晶体制备工艺。 ２．１ 二维光子晶体的制备工艺 使用介质条堆积的方法可以制备微波区的光子晶体。 介质条堆积法就是用一根根的电介质圆柱来堆积，每一层由 平行的介质条等距排列，相邻层介质条成９０°放置，隔层介质 条平行但移动０．５ｄ（ｄ为条之间的中心距），每４层就组成一 个周期。但该方法制备可见光区或者红外光区的光子晶体 则比较困难。由于光子在光子晶体中的行为类似于电子在 半导体晶体中的行为，再利用先进的纳米制备技术，借 鉴 成 熟的半导体机械加工工艺即为加工法，便可以制备可见光区 和红外光区光子晶体，如电子束刻蚀、反应离子束刻蚀和激 光刻蚀等。１９９３年，Ｗｅｎｄｔ等利用电子束直写和反应离子束 刻蚀的方法在 ＧａＡｓ基片上制备了二维 ＡｌＧａＡｓ薄膜光子晶 体［３］，其原理是利用电子束直写的单点曝光技术在电子胶上 定义二维光子晶体结构图形，再通过显影得到二维光子晶体 图形，然后利用反应离子束刻蚀法将图案转移到 ＡｌＧａＡｓ薄 膜上。随后发展为多点曝光技术和反应离子束刻蚀技术的 联用。１９９６年，Ｋｒａｕｓｓ等利用这项技术制备了 ＧａＡｓ基光子 晶体［４］。使用单点曝光技术所需时间大约是多点曝光技术 的１／１０，但是它不能进行曝光量的修正。Ｆｎｇｌｕｎｄ等于２００７ 年使用相似方法制备了光子晶体微腔［５］。Ｄｉｖｌｉａｎｓｋｙ等使用 多光束相干技术制备了二维光子晶体图形，再使用反应离子 束刻蚀工艺制备了二维光子晶体［６］。 Ｃｈｅｌｎｏｋｏｖ等使用电化学方法腐蚀阳极氧化铝，得 到 大 纵横比周期微孔的二维光子晶体［７］。除了腐蚀阳极氧化铝 之外也可以使用液体腐蚀法制备二维光子晶体，但是液体腐 蚀法只能制备孔径较大的二维光子晶体。 二维光子晶体主要结构有周期性排列的打孔的薄膜结 构和介质棒阵列，按照不同的结构可分为空气柱型和介质柱 型光子晶体。孙鉴等在三角晶格和六角晶格基础上设计了 一种五筒型光子晶体，分析了空气孔型和介质柱型两种类型 光子晶体的带隙与晶格半径、介电常数和形状之间的关系： 随着介电常数的增大，两种类型光子晶体的带隙所对应的归 一化频率都逐渐减小；随着晶格半 径 的 增 大，介 质 柱 型 光 子 晶体带隙所对应的归一化频率逐渐减小，而空气孔型光子晶 体则逐渐增大；对于介质柱型光子晶体，圆形晶格的归一化 频率最大，方形晶格最小，而空气孔型光子晶体与之相反［８］。 目前二维光子晶体的制备已经取得了重要进展，但仍然 面临着许多关键性的挑战，比如二维光子晶体制备误差的控 制以及光子晶体实际应用所需精度之间的矛盾等。 ２．２ 三维光子晶体的制备工艺 具有完全带隙的三维光子晶体在制备上存在着巨大难 度。三维光子晶体制备工艺发展至今，大致可分为以下几 种：蘸笔纳米光刻术［９，１０］、胶体微球自组装法［１１－１３］、多光束相 干［１４，１５］、相位光栅［１６，１７］、掠角度沉积技术［１８］以及电子束和反 应离子束联用［１９］ 等。 微球自组装法是最早用来制备三维光子晶体的方法，这 种制备方法的一般步骤如下：（１）合成胶体微球，如单分散性 好的ＳｉＯ２、ＰＳ或 ＰＭＭＡ 微球。（２）自组装人工蛋白石：通过 自组织生长，胶体微粒能够自发排列成有序结构从而获得人 工蛋白石结构。（３）人工晶体的烧结：在略高于 Ｔｇ 的温度下 烧结，其目的是增加球体颗粒之间的相互作用，并 提 供 了 蛋 白石力学稳定的条件。（４）填充高折 射 率 的 材 料：在 球 体 颗 粒的空隙之间填入待合成物质的前驱体，常用的方法有溶胶－ 凝胶法、化学沉淀法和电化学填充法。（５）去 除 模 板：对 于 ＳｉＯ２ 蛋白石模板常用溶解法，而对于聚合物蛋白石模板常用 加热法或者有机溶剂（甲苯或四氢呋喃与丙酮混合物）溶 解 法。 Ｊｉａｎｇ等提出利用液体的表面张力来制备面心立方光子 晶体，其步骤是：将波片垂直插入胶体溶液中，控制溶液的温 度、湿度，随着胶体悬浮溶液中溶剂的蒸发，在波片的表面自 然形成沿（１１１）方向周期性排列的面心立方光子晶体［２０］。这 种方法的不足是在受到外界微扰时可能会引起面缺陷。随 光子晶体制备及其应用研究进展／宋明丽等 · ３２ ·
·24 材科导报A:综述篇 2016年4月(A)第30卷第4期 ight等a首次制备了周态纤芯的 E米子品然[ 子品体不 只有当反演成空气球构 纤芯光子品 周期性 列日 蛋白石法 常用的反演方法是化学气相沉积和原子 经利用这种方法制得在近红外区存在完全光子 和光子禁带的频率相吻 ,光波将只能沿 此外 带的三维光子品休，但是仍未获得在可见光区具备完全 入的线缺陷 可直可弯的，这种光波导大大降低了光在传输过程中的能 光子带隙的三维光子品体。在光子品体中引入不同的缺哈 损耗 可使其具有不同的应用，例如引入线缺陷可将其做成光波 傅海舞提出了依托空芯光子带隙光纤作为检测气佛 那么为了在光子品体中引入缺陷，可以采用双光子刻蚀 传感的探头，利用谐波检测技术米处理信号的新型全光纤 的方法，借助电子束直写、反应离子束刻蚀、化学气相沉 检测系统，旨在正确分析甲烷气体在空 积，表面抛光和湿法刻蚀联用，可以制备带有特定缺陷的 光于带隙光纤 的橄 维光子品休：禁率先用这种方法制多出Vn。结 构的光子品体，但是这种方法造价很高，且步骤繁琐， 可以最大限地觉 用的 个步理出我任国的用度都需要重新夹村 究力度具有非常重要的意义 曼等利用药 行年来，多来束相干会息技术的得到了定的发展，通 过调整光束的相位和偏振可以得到不同的品格，进而可以获 荒盘期系统抗干扰能力强，元全电气福等优 任光纤电 流传感器理的础 ,发展出 “种小巧的、适 器几平所有品格类型，但是多个光吏的曹整非常不知。为 大电流检测的基于法拉第磁光效应偏态调制的数字式 解决各个光束之间相对相位和偏振控制问题，发展出两种较 光纤电流检测系统，改进了目前电力系统中使用的传统电磁 为简便的方法：利用相位光儒或者多面棱镜构造多个光束的 式电流互感器 相干 3.2 光子品体滤波器 麓笔纳米光刻术的原理是：利用计算机控制高浓度的高 光子品体既可以做成宽带带阻滤波器，也可以做成极 分子电解质墨水，使其通过毛细玻璃管滴在 ·个储物池里 雷选频滤波器可。由于光子品体存在光子带腹，因此光子品 墨水迅速凝固，然后在凝结物上直接刻写不同结构和功能的 体木身就是一个天然的带阻滤波器，在光子品体中入缺路 三维周期性微结构。 结构可以直接制备光子品体共振整，当外崇入射波的频圭 控角度沉积法的原理是：利用一个准直蒸发源，以与用 品表面法向成80一90的入射角照射具有模板的样品，样品 和所引入的缺陷模的颜率吻合时会产生共振，光子品体滤波 器就是利用了这一特性.它可以实现传统滤波器所不具备的 中凸出的部分会接收到沉积源的照射而生长，凹进的部分 因接收不到照射而不生长，再通过转动样品表光，得到相应 宽带滤被功能。当光子品体中的某些单元被取消面形成 路时，光子顿率禁带内的某此顿率众毫无损失地穿过光子品 周期性的三维光子品体 三维光子品体，但由 体。利用光子品体这一特性，可以制各高品质的极窄带选领 使用多光束相干法可制备大尺寸 受到 凄波器 所用光束 为止只能制备出在近 外区 胶体自组装法可以制备任。 曹相签]在两种单负材料组成的一雅光子品体杂质结 2.9 构基础上设计出蓝绿波段的单通道及双通道的光子品体滤 然而可见光区的 波器，并利用传输矩阵法对滤波器的性能进行研究。该设计 且右对入射油的角度和馆据辕式不话成的伊当，能感用来生 三维光子品 ,将会给该领 名全方位光子浅被界 3.3光子晶体波导 传统介质波导依靠全内反射，可以支持直线传播的光 3光子晶体的应用 但是在弯角处会出现能量损失，这一关键问题限制了其在集 3.1 成电路上的应用。在二维光子品体中引入线缺陷就可以将 光在两种不同介 光子品体做成光波导，处于禁带范内波长光将不能进入到 周围的光子品体空间中，只能沿着线缺陷方向传播，所以光 能过大 成泄漏，损失生 子品体波导不仅对言线路径面日对宫角都有很高的效率，同 1罗 时光子品体波导还可以产生慢光效应[“门，这既有利于大却 为了提高折射室，通常才使用擒杂的方法来增加传 模光电集成，也可以增强光波导的非线性特性。通过各种桔 效率，光子品体光纤理论基础就是在光子品体中引入线缺 帮的制各手段在三维光子品体中引入各种样式的缺路，可以 陷，频率处于光子禁指内的光将被局限在这一缺内部传 随意地、低能耗地控制光线传输」 1994-2016 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. /www.cnki.ne
后 Ｂｌａａｄｅｒａｎ等提出了制备晶向为（１００）的胶体面 心 立 方 光 子晶体的模板法［２１］。Ｊｉｎ等利用此法制备了无缺陷的（１００） 晶向的三维光子晶体［２２］。由微球构成的光子晶体不具备完 全光子带隙，只有当反演成空气球构成的反结构的折射率大 于２．９时，才能出现完全光子带隙［２３］，这种反演方法又称为 反蛋白石法。常用的反演方法是化学气相沉积和原子层沉 积。人们已经利用这种方法制得在近红外区存在完全光子 带隙的三维光子晶体［２４］，但是仍未获得在可见光区具备完全 光子带隙的三维光子晶体。在光子晶体中引入不同的缺陷 可使其具有 不 同 的 应 用，例如引入线缺陷可将其做成光波 导。那么为了在光子晶体中引入缺陷，可以采用双光子刻蚀 的方法［２５］。借助电子束直写、反应离子束刻蚀、化学气相沉 积、表面抛光和湿法刻蚀联用，可以制备带有特定缺陷的三 维光子晶体。Ｌｉｎ等率先采用这种方法制备出 Ｗｏｏｄｐｉｌｅ结 构的光子晶体［２６］。但是这种方法造价很高，且步骤繁琐，一 个步骤出现任何的瑕疵都需要重新来过。 近年来，多光束相干全息技术也得到了一定的发展，通 过调整光束的相位和偏振可以得到不同的晶格，进而可以获 得几乎所有晶格类型，但是多个光束的调整非常不便。为了 解决各个光束之间相对相位和偏振控制问题，发展出两种较 为简便的方法：利用相位光栅或者多面棱镜构造多个光束的 相干［２７－３２］。 蘸笔纳米光刻术的原理是：利用计算机控制高浓度的高 分子电解质墨水，使其通过毛细玻璃管滴在一个储物池里， 墨水迅速凝固，然后在凝结物上直接刻写不同结构和功能的 三维周期性微结构。 掠角度沉积法的 原 理 是：利用一个准直蒸发源，以 与 样 品表面法向成８０～９０°的入射角照射具有模板的样品，样品 中凸出的部分会接收到沉积源的照射而生长，凹进的部分则 因接收不到照射而不生长，再通过转 动 样 品 表 壳，得 到 相 应 周期性的三维光子晶体。 使用多光束相干法可制备大尺寸三维光子晶体，但由于 受到所用光束的限制，到目前为止只能制备出在近红外区存 在完全光子带隙的光子晶体。胶体自组装法可以制备任意 晶格周期的面心立方光子晶体，但只有当折射率大于２．９时 才能出现完全光子带隙。然而可见光区的三维光子晶体是 应用的重要领域，创新和改善三维光子晶体的制备方法，制 备出在可见光区的完全光子带隙三维光子晶体，将会给该领 域带来重大突破。 ３ 光子晶体的应用 ３．１ 光子晶体光纤 传统光纤是利用光在两种不同介质表面上的全内反射 原理来限制光在纤芯中的传播，不同波长的光会产生较大的 色散，而且光纤的拐角也不能过大，否则会造成泄漏，损失能 量，而光子晶体光纤通过合理的设置，可以实现大角度的弯 折［３３］。为了提高折射率，通常才使用掺杂的方法来增加传输 效率。光子晶体光纤理论基础就是在光子晶体中引入线缺 陷，频率处于光子禁带内的光将被局限在这一缺陷内部传 播。１９９６年，Ｒｕｓｓｅｌｌ和 Ｋｎｉｇｈｔ等［３４］ 首次制备了固态纤芯的 光子晶体光纤，这种光纤周围的包层不具有光子带隙，研 究 表明它可以明显降低光损失。１９９９年 Ｃｒｅｇａｎ［３５］ 制备出第１ 根基于光子带隙效应的空气纤芯光子晶体光纤。在 空 心 纤 芯周围引入周期性排列的二维光子晶体包层，使传输光的波 长和光子禁带的频率相吻合，光波将只能沿着空气纤芯传 播。此外，引入的线缺陷 可 直 可 弯，因而制成的光波导也是 可直可弯的，这种光波导大大降低了光在传输过程中的能量 损耗。 傅海卿［３６］ 提出了依托空芯光子带隙光纤作为检测气体 传感的探头，利用谐波检测技术来处理信号的新型全光纤甲 烷检测系统，旨在正确分析甲烷气体在空芯光子带隙光纤中 的扩散特性。这种方法检测时只需要在光纤的空芯区域内 补充足够的待测气体，就可以最大限度地提高气体测量的准 确度。因此，加强空芯光子带隙光纤在甲烷检测中应用的研 究力度具有非常重要的意义。宋曼等利用数字式全光纤电 流检测系统抗干扰能力强、完全电气隔离等优点，在 光 纤 电 流传感器原理的基础上，发展出一 种 小 巧 的、适 用 于 高 压 端 大电流检测的基于法拉第磁光效应偏振态调制的数字式全 光纤电流检测系统，改进了目前电力系统中使用的传统电磁 式电流互感器［３７］。 ３．２ 光子晶体滤波器 光子晶体既可以做成宽带带阻滤波器，也可以做成极窄 带选频滤波器［３８］。由于光子晶体存在光子带隙，因此光子晶 体本身就是一个天然的带阻滤波器，在光子晶体中引入缺陷 结构可以直接制备光子晶体共振腔。当外来入射波的频率 和所引入的缺陷模的频率吻合时会产生共振，光子晶体滤波 器就是利用了这一特性，它可以实现传统滤波器所不具备的 宽带滤波功能。当光子晶体中的某些单元被取消而形成缺 陷时，光子频率禁带内的某些频率会毫无损失地穿过光子晶 体。利用光子晶体这一特性，可以制备高品质的极窄带选频 滤波器。 曹旭等［３９］ 在两种单负材料组成的一维光子晶体杂质结 构基础上设计出蓝绿波段的单通道及双通道的光子晶体滤 波器，并利用传输矩阵法对滤波器的性能进行研究。该设计 具有对入射波的角度和偏振模式不敏感的优点，能够用来制 备全方位光子滤波器。 ３．３ 光子晶体波导 传统介质波导依 靠 全 内 反 射，可以支持直线传播的光， 但是在弯角处会出现能量损失，这一关键问题限制了其在集 成电路上的应用。在二维光子晶体中引入线缺陷就可以将 光子晶体做成光波导，处于禁带范围内波长光将不能进入到 周围的光子晶体空间中，只能沿着线缺陷方向传播，所 以 光 子晶体波导不仅对直线路径而且对弯角都有很高的效率，同 时光子晶体波导还可以产生慢光效应［４０，４１］，这既有利于大规 模光电集成，也可以增强光波导的非线性特性。通过各种精 密的制备手段在三维光子晶体中引入各种样式的缺陷，可以 随意地、低能耗地控制光线传输。 · ４２ · 材料导报 Ａ：综述篇 ２０１６年４月（Ａ）第３０卷第４期
光子品体制备及共应用研究进展/宋明丽 .25 种缺略态具有很大的态密度和品顺因子，可以用米制备高品 器件 面的大量应用，光子品体还被设计成传 因子微谐振 感器件，用以探测温度变化、金属含量 9> 光子异体结构品运用王光关生迪时以应用干我 生变化时，折射系数比值发生变化，光子品体的带隙位置随 之生 功能材料，通过对光被的调制，光子品体的光学禁带处于可 人多可是光有连择性从m光 永不褪色等 人们所关注 尝试 里光被段因面它的结均色能够被人围理测到当米子品休 这也极大 学者 光子品体的 与响应性材科结合后，在外界物理，化学刺激等的作用下会 助重力白组 垂直白组装等方法研 出现结构鱼的动变，这一特性使其广泛地应用干传感器中 色，结合当前纺织品喷墨日 一般地，根据制备原理和测定对象的不同，光子品体传感器 ,可控地施 可分为生物、物理、化学传感器，文献[46]综述了光子品体在 传成和分离领域中的应用讲居。梁斌明等门将光子品体结 胶体微球墨水以获得纺织品表面局部的光子品体钻构 其成果有助于拓宽纺织品着色的方式，发展生态绿色，局部 构置于糖溶液中，用时域有限差分法(FDTD)分析发现浓度 与输出功率呈接近线性的关系，且线性相关程度受介质柱半 可拉的纺织品光子品体 网生色万 同时，东南大学研制出光子体防伪油，这种新型润 径常数的影响。该工作将光子品体的负折射率特性应用于 检测糖溶液浓度，设计了可实时探测糖溶液浓度的检测器 种昆虫翅解的变色原理 其构成单元在遇 水蒸气时发生膨胀或者收缩， 从面导致折射室发生变化，于 张爱华等阿在理想情况下以工作在特定被段的光子品 体温度传感器为研究对象，分析介质层的厚度误差对光子品 是便可观察到颜色发生变《 研究团队通过模仿昆虫变色 用了 ·种纳米颗粒制造出 这种颗粒对 体温感特性，透射峰峰值以及灵敏度的影响。得出的结论是 「光子品体油墨 藤气吸附能力强大。该技术在防伪领域有着可观的应用时 介质层的厚度误差不会影响透射峰峰值，光子品体温度传感 器的灵敏度也不会因此改变，但是厚度误差的出现会改变透 景，该技术应用于纸币·么只需简单地助 口气就可 很快地分拼出真伪 同时这项技术也示出光子品体在显 射峰的中心波长与光子带隙所在波段，导致光子品体温度传 示器和可穿戴传感器等其他应用研究方面的良好前景 感器的精确性降低 多功能光子品体传感器相对传统传感器而言，具有结构 3.8 光子品体隐身材料 紧凑的优点，更有利于传感器的微型化和便携化在未米的 光子品体在光或电磁波的传播及红外隐身反传感技术 中也有应用。由于在光子品体中顿率落在光子率禁带中 段时间内光子品体传感器将成为传感器技不 领域的研究 医 等领域大显身 的光和电毯波是无法传播的，因而可以避免光辐射的产生 热点，进而有可能在物联网和生 ,器件灵敏度以及对环境 除此之外，如果在光子品体中引入缺陷产生相应的缺陷能致 力等提出 了更高的要求 成为光子局域，此时相应频率的入射电磁波可以透过光子品 3.5低阅值激 体而不受阻，表现为低反射率特性，从而实现红外与微光隐 ,传统的半 身的兼容，对宽被段的红外隐身材料具有重要意义。 结语 体的光 尽管光子品体的研究还处于起步阶段，光子品体的制备 的自发辐射就会被抑制使得 还受制于半导体制各工艺，人为地引入结定缺路的手段还比 较单一，但相信随着现代制造工艺的发展，尤其是D打印技 术的日趋完善，光子品体制备技术会越来越成熟，光子品体 射，从面大大降低激光器的阀值】 1999t年.Painter等在 的设计也会得到很大的发展。光子品体在传感器上的应用 点缺陷形成一 个光学微，以其作 使其有可能应用于无线传感网络：光子品体在纺织业的应 为光能量阱，利用光纤动激光器工作·从而实现了激射波 用，有助于获得更加高质量的色调：光子品体在隐身材料 长为L.55m光驱动光子品体的光子品休光器。 的藏用，主富了隐自技术手段，将得讲非容型骑合材的研 3.6光子品体微腔 利用传的金属谐振腔制备工艺得到的小尺寸的微诺 笔者认为，今后的光子品体的研究应着力于以下几点： 振腔存在很大的局限性，在光波的频段能量损耗很大，品质 (1)提高光子品体传感器的重复使用事、器件灵罐度以及对 因子也比较低。面光子品体微谐振整，只要其周期性排列完 环境参数的响应能力：《2)创新和改善光子品体制备方法，实 好，就可以根据激光器发射光類率的要求，通过一定的制备 现可见光区的完全光子带限三维光子品体的制各，从而推动 工艺引入点缺路或者线缺陷，从而获得光子带思缺路态。这 实验领域的发展；(3)拓展光子晶体应用领域， 1994-2016 China Academic Joumal Electronic Publishing House .All rights reserved /www.cnki.ne
３．４ 多功能传感器 除了光子器件方面的大量应用，光子晶体还被设计成传 感器件，用以探测温度变化、金属含量、ｐＨ 值、离子强度、血 糖浓度等［４２－４５］。其主要工作原理在于：当所探测的物理量发 生变化时，折射系数比值发生变化，光子晶体的带隙位置随 之发生一定的偏移，通过与实验值对比，可得知该处化学物 质的种类、浓度或其他方面的信息。光子晶体是一种新兴的 功能材料，通过对光波的调制，光子晶体的光学禁带处于可 见光波段，因而它的结构色能够被人眼观测到。当光子晶体 与响应性材料结合后，在外界物理、化学刺激等的作用下会 出现结构色的改变，这一特性使其广泛地应用于传感器中。 一般地，根据制备原理和测定对象的不同，光子晶体传感器 可分为生物、物理、化学传感器，文献［４６］综述了光子晶体在 传感和分离领域中的应用进展。梁斌明等［４７］将光子晶体结 构置于糖溶液中，用时域有限差分法（ＦＤＴＤ）分析发现浓度 与输出功率呈接近线性的关系，且线性相关程度受介质柱半 径常数的影响。该工作将光子晶体的负折射率特性应用于 检测糖溶液浓度，设计了可实时探测糖溶液浓度的检测器。 张爱华等［４８］ 在理想情况下以工作在特定波段的光子晶 体温度传感器为研究对象，分析介质层的厚度误差对光子晶 体温感特性、透射峰峰值以及灵敏度的影响。得出的结论是 介质层的厚度误差不会影响透射峰峰值，光子晶体温度传感 器的灵敏度也不会因此改变，但是厚度误差的出现会改变透 射峰的中心波长与光子带隙所在波段，导致光子晶体温度传 感器的精确性降低。 多功能光子晶体传感器相对传统传感器而言，具有结构 紧凑的优点，更有利于传感器的微型化和便携化，在 未 来 的 一段时间内光子晶体传感器将成为传感器技术领域的研究 热点，进而有可能在物联网和生物医学等领域大显身手。这 也对光子晶体传感器的重复使用率、器件灵敏度以及对环境 参数的快速响应能力等提出了更高的要求。 ３．５ 低阈值激光器 随着元器件尺寸的减小，传统的半导体激光器由于体积 相对庞大已经逐渐不能满足需要。因为光子晶体对处于光 学带隙中的电磁波具有抑制自发辐射的作用，所以当光子晶 体的光子禁带频率与激光器工作物质的自发辐射频率一致 时，激光器中的自发辐射就会被抑制，使得激光振荡的阈值 变得很低。如果缺陷形成的波导与激光器激光的出射方向 成一定的角 度，自发辐射的能量便几乎全部用于激光的发 射，从而大大降低激光器的阈值。１９９９年，Ｐａｉｎｔｅｒ等［４９］ 在二 维光子晶体结构中引入一点缺陷形成一个光学微腔，以其作 为光能量阱，利用光纤驱动激光器工作，从而实现了激射波 长为１．５５μｍ 光驱动光子晶体的光子晶体激光器。 ３．６ 光子晶体微腔 利用传统的金属谐振腔制备工艺得到的小尺寸的微谐 振腔存在很大的局限性，在光波的频段能量损耗很大，品 质 因子也比较低。而光子晶体微谐振腔，只要其周期性排列完 好，就可以根据激光器发射光频率的要求，通过一定的制备 工艺引入点缺陷或者线缺陷，从而获得光子带隙缺陷态。这 种缺陷态具有很大的态密度和品质因子，可以用来制备高品 质因子微谐振腔。 ３．７ 光子晶体结构色 光子晶体不仅可以应用于光学器件，也可以应用于我们 的日常生活中。光子晶体是具有光子禁带的微结构，这种微 结构对可见光有选择性，从而产生了光子晶体结构色，由 于 结构色具有高亮度、高饱和度、永不褪色等特性，所以光子晶 体的结构色一直为人们所关注，很多学者都在尝试将这种结 构色应用于纺织品行业，这也极大地拓宽了光子晶体的应用 领域。付国栋等［５０］ 借助重力自组装、垂直自组装等方法研究 了纺织品表面的光子晶体结构生色，结合当前纺织品喷墨印 花这种新兴染整技术，通过在纺织 品 表 面 局 部、可 控 地 施 加 胶体微球墨水以获得纺织品表面局部的光子晶体结构色。 其成果有助于拓宽纺织品着色的方式，发 展 生 态 绿 色、局 部 可控的纺织品光子晶体结构生色方法。 同时，东南大学研制出光子晶体防伪油墨，这 种 新 型 油 墨模仿了一种昆虫翅鳞的变色原理———其构成单元在遇到 水蒸气时发生膨胀或者收缩，从而导致折射率发生变化，于 是便可观察到颜色发生变化。研究团队通过模仿昆虫变色， 选用了一种纳米颗粒制造出了光子晶体油墨，这种颗粒对水 蒸气吸附能力强大。该技术在防伪领域有着可观的应用前 景，若该技术应用于纸币，那么只需简单地吹一口气就可以 很快地分辨出真伪。同时这项技术也揭示出光子晶体在显 示器和可穿戴传感器等其他应用研究方面的良好前景。 ３．８ 光子晶体隐身材料 光子晶体在光或电磁波的传播及红外隐身反传感技术 中也有应用。由于在光子晶体中频率落在光子频率禁带中 的光和电磁波是无法传播的，因而可以避免光辐射的产生。 除此之外，如果在光子晶体中引入缺陷产生相应的缺陷能级 成为光子局域，此时相应频率的入射电磁波可以透过光子晶 体而不受阻，表现为低反射率特性，从而实现红外与激光隐 身的兼容，对宽波段的红外隐身材料具有重要意义。 ４ 结语 尽管光子晶体的研究还处于起步阶段，光子晶体的制备 还受制于半导体制备工艺，人为地引入特定缺陷的手段还比 较单一，但相信随着现代制造工艺的发展，尤其是３Ｄ 打印技 术的日趋完善，光子晶体制备技术会越来越成熟，光 子 晶 体 的设计也会得到很大的发展。光子晶体在传感器上的应用， 使其有可能应用于无线传感网络；光子晶体在纺织业的应 用，有助于获得更加高质量的色调；光子晶体在隐身材料上 的应用，丰富了隐身技术手段，将促进兼容型隐身材料的研 制。 笔者认为，今后的光子晶体的研究应着力于以下几点： （１）提高光子晶体传感器的重复使用率、器件灵 敏 度 以 及 对 环境参数的响应能力；（２）创新和改善光子晶体制备方法，实 现可见光区的完全光子带隙三维光子晶体的制备，从而推动 实验领域的发展；（３）拓展光子晶体应用领域。 光子晶体制备及其应用研究进展／宋明丽等 · ５２ ·
·26· 材科导报A:综述篇 2016年4月(A)第30卷第4 参考文献 1Wend JR.Vawter G A.Gourley PL. in GeAvAGNr1 I vee sci Torhnot 19311:2637 ics and electronics Phys Rev Lett.9758059 20J J F.H Single John S.S g localization of ph []Plys 19 248 21 Van Bl A.Ruel R.Wilt us P.Templatedirected colloidal 14:32 1993.11.263 9 Krauss T F.De La Rue R M.Brang S.Two dimensional ph re ph r1-J1.Nano Le4t.2005,5(12):2646 23 W.Inguva R.Ph ity with a single quantum dot[J]. .2007.450(7171):85 (24:l3962 24 Bla 6 Divlianeky I B.Shishido A.K o A.Chomski E.Grabtehak S.et aL Large-scale synthesis of a with a complete thre .339 Chelnokov A.David S.Wang K.eta Fabrication of 2-D and 3-D mbled pbotonic bandgap crystals[1.Ady Mater.2005.17(15) silicon photonic crystals by deep etching[.IEEE J Selec Top 90 1ect.2002.1 n 5 Y g J G.Het m.2013,35(4,61 n Chine 998.394,251 孙鉴，王明吉，李玉洋五简品格光子品体的带隙分析们.光学仪器。 27 Jiang Dan.Hu Zher ssion/refle spectra fo 2013.35(46 蒋开，真。基于DN映射计算周期推列液品柱的透射/反射光诰 mer scaffolds to silicon bollo 刀.重庆理工大学学：自然科学版，2015,29(12)：5 006.18:46 28 e area M.Xu M.Lew tures:Direc 24》:241102 it.Nature,1997,387,88 29 al pho 12 Miguez H.Meseguer F.Lopez C.et al.Control of the photoni er Si0k spheres by sit Appl Phys1ct.2000.7619).2668 80 30 Jeon S.Park J U.Cirelli R.et aL.Fabricating mplex thre .PNAsCure with high- 470 94 Fal 31 Poole Z.Xu D.Chnn K P.et al.Hol aphie fabrication of three-di al ph r.Nre.2000.4D.53 15 Zhong Y C.Zhu S A.Su H M t al.Photc 210 ture fabri ted by holographic 32 Lin Y.Herman P R.Dar ikarta k.Design and holographie fab Ccys对al with phase mask e crystal ubic photonic erystal templates by laser holography. Fabrication optical cha on.and band-structure calculations 33 Sbephard I D.Robers P I.lones I D C.et al Measuring bear quality of hollow core photonic crystal fibers[].J Lightwave Tech ing sm holographic lithoeraphy[].Appl Phys Lett.2005.86 24110 agona C.et al. 99,28553 1994-2016 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved. //www.cnki.ne
参考文献 １ ＹａｂｌｏｎｏｖｉｔｃｈＥ．Ｉｎｈｉｂｉｔｅｄｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｅｍｉｓｓｉｏｎｉｎｓｏｌｉｄ－ｓｔａｔｅｐｈｙ－ ｓｉｃｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＲｅｖＬｅｔｔ，１９８７，５８：２０５９ ２ ＪｏｈｎＳ．Ｓｔｒｏｎｇｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｔｏｎｉｃｉｎｃｅｒｔａｉｎｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｓ［Ｊ］．ＰｈｙｓＲｅｖＬｅｔｔ，１９８７（５８）：２４８６ ３ ＷｅｎｄｔＪＲ，ＶａｗｔｅｒＧＡ，ＧｏｕｒｌｅｙＰＩ，ｅｔａｌ．Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏ－ ｔｏｎｉｃｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎ ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ［Ｊ］．Ｊ ＶａｃＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ， １９９３，１１：２６３７ ４ ＫｒａｕｓｓＴＦ，ＤｅＬａＲｕｅＲ Ｍ，ＢｒａｎｇＳ．Ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃ－ ｂａｎｄｇａｐｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ［Ｊ］．Ｎａ－ ｔｕｒｅ，１９９６，３８３：６９９ ５ ＥｎｇｌｕｎｄＤ，ＦａｒａｏｎＡ，ＦｕｓｈｍａｎＩ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｃａｖｉｔｙｒｅｆｌｅｃｔｉ－ ｖｉｔｙｗｉｔｈａｓｉｎｇｌｅｑｕａｎｔｕｍｄｏｔ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２００７，４５０（７１７１）：８５７ ６ ＤｉｖｌｉａｎｓｋｙＩＢ，ＳｈｉｓｈｉｄｏＡ，ＫｈｎｏＩＣ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｗｏ－ｄｉ－ ｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｕｓｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙａｎｄｅｌｅｃ－ ｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＣｄＳｅ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００１，２１：３３９２ ７ ＣｈｅｌｎｏｋｏｖＡ，ＤａｖｉｄＳ，ＷａｎｇＫ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆ２－Ｄａｎｄ３－Ｄ ｓｉｌｉｃｏｎｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｂｙｄｅｅｐｅｔｃｈｉｎｇ［Ｊ］．ＩＥＥＥ ＪＳｅｌｅｃ Ｔｏｐ ＱｕａｎｔＥｌｅｃｔ，２００２，４：９１９ ８ ＳｕｎＪ，ＷａｎｇＭＪ，ＬｉＹＹ．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｂａｎｄｇａｐｏｆｆｉｖｅ－ｔｕｂｅｌａｔ－ ｔｉｃｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｊ］．ＯｐｔＩｎｓｔｒｕｍ，２０１３，３５（４）：６１（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ） 孙鉴，王明吉，李玉洋．五筒晶格光子晶体的带隙分析［Ｊ］．光学仪器， ２０１３，３５（４）：６１ ９ Ｇ｀ｒａｔｓｏｎＧ Ｍ，Ｇａｒｃｉａ－ＳａｎｔａｍａｒｉａＦ，ＬｏｕｓｓｅＶ，ｅｔａｌ．Ｄｉｒｅｃｔ－ｗｒｉｔｅ ａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ：Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｏｆｐｏｌｙ－ ｍｅｒｓｃａｆｆｏｌｄｓｔｏｓｉｌｉｃｏｎｈｏｌｌｏｗ－ｗｏｏｄｐｉｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．ＡｄｖＭａｔｅｒ， ２００６，１８：４６１ １０ ＧｒａｔｓｏｎＧ Ｍ，Ｘｕ Ｍ，ＬｅｗｉｓＪＡ．Ｍｉｃｒｏｐｅｒｉｏｄｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：Ｄｉｒｅｃｔ ｗｒｉｔｉｎｇｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｗｅｂｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２００４，４２８（２５）：３８６ １１ ＺｈｕＪ，ＬｉＭ，ＲｏｇｅｒｓＲ，ｅｔａｌ．Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄ－ｓｐｈｅｒｅｃｏｌｌｏｉｄｓ ｉｎｍｉｃｒｏｇｒａｖｉｔｙ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９７，３８７：８８３ １２ ＭｉｇｕｅｚＨ，ＭｅｓｅｇｕｅｒＦ，ＬóｐｅｚＣ，ｅｔａｌ．Ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｐｒｏｐｅｒｉｔｉｅｓｏｆｆｃｃ－ｐａｃｋｅｄｓｕｂｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒＳｉＯ２ｓｐｈｅｒｅｓｂｙｓｉｎ－ ｔｅｒｉｎｇ［Ｊ］．ＡｄｖＭａｔｅｒ，１９９８，１０（６）：４８０ １３ ＨｏｌｇａｄｏＭ ，Ｇａｒｃｉａ－ＳａｎｔａｍａｒｉａＦ，ＢｌａｎｃｏＡ，ｅｔａｌ．Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌａｒｔｉｆｉｃｉａｌｏｐａｌｇｒｏｗｔｈ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ，１９９９，１５： ４７０１ １４ ＣａｍｐｂｅｌｌＭ，ＳｈａｒｐＤＮ，ＨａｒｒｉｓｏｎＭ Ｔ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｈｏ－ ｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｆｏｒｔｈｅｖｉｓｉｂｌｅｓｐｅｃｔｒｕｍ ｂｙｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２０００，４０４：５３ １５ＺｈｏｎｇＹ Ｃ，ＺｈｕＳ Ａ，Ｓｕ Ｈ Ｍ，ｅｔａｌ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈｄｉａ－ ｍｏｎｄｌｉｋｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．Ａｐｐｌ ＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００５，８７，０６１１０３ １６ Ｍｉｋｌｙａｅｖ Ｙ Ｖ，ＭｅｉｓｅｌＤ Ｃ，Ｂｌａｎｃｏ Ａ，ｅｔａｌ．Ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆａｃｅ－ｃｅｎｔｅｒｅｄ－ｃｕｂｉｃｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｔｅｍｐｌａｔｅｓｂｙｌａｓｅｒｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ： Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ｏｐｔｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｂａｎｄ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００３，８２：１２８４ １７ ＷｕＬＪ，ＺｈｏｎｇＹＣ，ＣｈａｎＣＴ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅａｒｅａｔｗｏ－ ａｎｄｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｌｙｍｅｒｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｒｅｆｒａｃ－ ｔｉｎｇｐｒｉｓｍｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００５，８６： ２４１１０２ １８ＳｃｏｔｔＲＫ，ＭｉｃｈａｅｌＪＲ，ＯｖｉｄｉｕＴ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｅｔｒａｇｏｎａｌ ｓｑｕａｒｅｓｐｉｒａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔ，２００２，２（１）：５９ １９ ＷｅｎｄｔＪＲ，ＶａｗｔｅｒＧ Ａ，ＧｏｕｒｌｅｙＰＬ，ｅｔａｌ．Ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆ ｐｈｏｔｏｎｉｃｌａｔｔｉｃｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ［Ｊ］．ＪＶａｃＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ Ｂ，１９９３，１１：２６３７ ２０ＪｉａｎｇＰ，ＢｅｒｔｏｎｅＪＦ，Ｈｗａｎｇ Ｋ Ｓ，ｅｔａｌ．Ｓｉｎｇｌｅ－ｃｒｙｓｔａｌｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ Ｍａｔｅｒ，１９９９，１１（８）： ２１３２ ２１ ＶａｎＢｌａａｄｅｒａｎＡ，ＲｕｅｌＲ，ＷｉｌｔｚｉｕｓＰ．Ｔｅｍｐｌａｔｅ－ｄｉｒｅｃｔｅｄｃｏｌｌｏｉｄａｌ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，１９９７，３８５（６６１４）：３２１ ２２ ＪｉｎＣ，ＭｃＬａｃｈｌａｎ Ｍ Ａ，ＭｃＣｏｍｂＤ Ｗ，ｅｔａｌ．Ｔｅｍｐｌａｔｅ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｇｒｏｗｔｈｏｆｎｏｍｉｎａｌｌｙｃｕｂｉｃ （１００）－ｏｒｉｅｎｔｅｄｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｒａｃｋ－ ｆｒｅｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔ，２００５，５（１２）：２６４６ ２３Ｓｚüｅｒ Ｈ Ｓ，ＨａｕｓＪ Ｗ，ＩｎｇｕｖａＲ．Ｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｓ：Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓｗｉｔｈｔｈｅｐｌａｎｅ－ｗａｖｅ ｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＰｈｙｓＲｅｖＢ，１９９２，４５ （２４）：１３９６２ ２４ＢｌａｎｃｏＡ，ＣｈｏｍｓｋｉＥ，ＧｒａｂｔｃｈａｋＳ，ｅｔａｌ．Ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆａ ｓｉｌｉｃｏｎｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈａｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｂａｎｄｇａｐ ｎｅａｒ１．５ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｅｓ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ，２０００，４０５：４３７ ２５ＪｕｎＹ，ＬｅａｔｈｅｒｄａｌｅＣＡ，ＮｏｒｒｉｓＤＪ．Ｔａｉｌｏｒｉｎｇａｉｒｄｅｆｅｃｔｓｉｎｓｅｌｆ－ａｓ－ ｓｅｍｂｌｅｄｐｈｏｔｏｎｉｃｂａｎｄｇａｐｃｒｙｓｔａｌｓ［Ｊ］．Ａｄｖ Ｍａｔｅｒ，２００５，１７（１５）： １９０８ ２６ ＬｉｎＳＹ，ＦｌｅｍｉｎｇＪＧ，ＨｅｔｈｅｒｉｎｇｔｏｎＤＬ，ｅｔａｌ．Ａｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇａｔｉｎｆｒａｒｅｄ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓ ［Ｊ］．Ｎａｔｕｒｅ， １９９８，３９４：２５１ ２７ ＪｉａｎｇＤａｎ，ＨｕＺｈｅｎ．Ｃａｌｃｕｌａｔｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ／ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒａｆｏｒ ｐｅｒｉｏｄｉｃａｒｒａｙｓｏｆｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｃｙｌｉｎｄｅｒｓｂｙ ＤｔＮ ｍａｐｓ ［Ｊ］．Ｊ ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔＳｃｉＥｄ，２０１５，２９（１２）：５８ 蒋丹，胡真．基于 ＤｔＮ 映射计算周期排列液晶柱的透射／反 射 光 谱 ［Ｊ］．重庆理工大学学报：自然科学版，２０１５，２９（１２）：５８ ２８ ＷｕＬＪ，ＺｈｏｎｇＹＣ，ＣｈａｎＣＴ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｌａｒｇｅａｒｅａｔｗｏ－ ａｎｄｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｏｌｙｍｅｒｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓｕｓｉｎｇｓｉｎｇｌｅｒｅｆｒａｃ－ ｔｉｎｇｐｒｉｓｍ ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００５，８６ （２４）：２４１１０２ ２９ ＳｈｏｊｉＳ，ＫａｗａｔａＳ．Ｐｈｏｔｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃ ｃｒｙｓｔａｌｓｂｙ ｍｕｌｔｉｂｅａｍｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｏａｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｂｌｅ ｒｅｓｉｎ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２０００，７６（１９）：２６６８ ３０ＪｅｏｎＳ，ＰａｒｋＪＵ，ＣｉｒｅｌｌｉＲ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎ－ ｓｉｏｎａｌｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｃｏｎｆｏｒｍａｂｌｅｐｈａｓｅｍａｓｋｓ ［Ｊ］．ＰＮＡＳ ＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ（ＵＳＡ），２００４，１０１（３４）： １２４２８ ３１ ＰｏｏｌｅＺ，ＸｕＤ，ＣｈｎｎＫＰ，ｅｔａｌ．Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉ－ ｍｅｎｓｉｏｎａｌｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉｃａｎｄｔｅｔｒａｇｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｔｅｍｐｌａｔｅｓｕ－ ｓｉｎｇａｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅｏｐｔｉｃａｌｅｌｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００７，９１（２５）： ２５１１０１ ３２ ＬｉｎＹ，ＨｅｒｍａｎＰＲ，ＤａｒｍａｗｉｋａｒｔａＫ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃｆａｂ－ ｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｅｔｒａｇｏｎａｌａｎｄｃｕｂｉｃｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｗｉｔｈｐｈａｓｅｍａｓｋ： Ｔｏｗａｒｄｔｈｅｍａｓｓ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｓ ［Ｊ］．ＡｐｐｌＰｈｙｓＬｅｔｔ，２００５，８６（７）：０７１１１７ ３３ＳｈｅｐｈａｒｄＪＤ，ＲｏｂｅｒｔｓＰＪ，ＪｏｎｅｓＪＤ Ｃ，ｅｔａｌ．Ｍｅａｓｕｒｉｎｇｂｅａｍ ｑｕａｌｉｔｙｏｆｈｏｌｌｏｗｃｏｒｅｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｓ［Ｊ］．ＪＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈ－ ｎｏｌ，２００５，２４：３７６１ ３４ ＫｎｉｇｈｔＪＣ，ＢｉｒｋｓＴ Ａ，ＲｕｓｓｅｌｌＰＳＪ，ｅｔａｌ．Ａｌｌ－ｓｉｌｉｃａｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｗｉｔｈｐｈｏｔｏｎｉｃｃｒｙｓｔａｌｃｌａｄｄｉｎｇ［Ｊ］．ＯｐｔＬｅｔｔ，１９９６，２１： １５４７ ３５ ＧｒｅｇａｎＲＦ ，ＭａｎｇａｎＢＪ，ＫｎｉｇｈｔＪＣ，ｅｔａｌ．Ｓｉｎｇｌｅ－ｍｏｄｅｐｈｏｔｏｎｉｃ ｂａｎｄｇａｐｇｕｉｄａｎｃｅｏｆｌｉｇｈｔｉｎａｉｒ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９，２８５：１５３７ · ６２ · 材料导报 Ａ：综述篇 ２０１６年４月（Ａ）第３０卷第４期