定 價(jià)：198 元
叢書(shū)名：當(dāng)代杰出青年科學(xué)文庫(kù)
- 作者：劉少斌[等]著
- 出版時(shí)間：2016/6/30
- ISBN：9787030481306
- 出 版 社：科學(xué)出版社
- 中圖法分類(lèi)：O53
- 頁(yè)碼：564
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開(kāi)本：16K
光子晶體是介質(zhì)在空間中的周期性分布，作為一種新的“光子”材料已廣泛應(yīng)用于各種微波器件的設(shè)計(jì)中。由于等離子體的可調(diào)性，等離子體光子晶體較傳統(tǒng)的光子晶體具有更為廣泛的應(yīng)用前景。
《等離子體光學(xué)晶體理論》共14章：第1～4章介紹光子晶體以及等離子體光子晶體的基本概念和發(fā)展現(xiàn)狀以及等離子體的物理特性和相關(guān)算法，并對(duì)主要計(jì)算光子晶體的技術(shù)進(jìn)行了概述，尤其強(qiáng)調(diào)了主流算法在處理等離子體光子晶體時(shí)的缺陷及解決方案；第5～10章主要對(duì)一維和二維等離子體光子晶體的理論分析和相關(guān)器件設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述；第11～14章對(duì)三維等離子體光子晶體在不同條件下的色散特性和器件設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，如不同品格條件、不同磁化模式以及各向異性條件。
《等離子體光學(xué)晶體理論》可供從事微波技術(shù)、計(jì)算電磁學(xué)、光學(xué)和光通信、電子科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)用物理和凝聚態(tài)物理等領(lǐng)域研究和開(kāi)發(fā)工作的科技人員參考，也可以作為高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生和教師的參考書(shū)。
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目錄
第1章 等離子體光子晶體概況1
1.1光子晶體概述2
1.1.1光子晶體的概念2
1.1.2光子晶體的前世今生3
1.1.3光子晶體的分類(lèi)6
1.1.4光子晶體的應(yīng)用8
1.1.5光子晶體的制備17
1.2等離子體光子晶體概述19
1.2.1等離子體光子晶體的由來(lái)19
1.2.2等離子體光子晶體的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20
1.3光子晶體的計(jì)算法24
1.3.1光子晶體的理論基礎(chǔ)26
1.3.2光子晶體的傳輸矩陣法27
1.3.3光子晶體的FDTD算法30
1.3.4光子晶體的PWE算法41
1.3.5光子晶體的FDFD算法45
第2章 等離子體物理學(xué)基礎(chǔ)50
2.1等離子體的基本參量50
2.1.1等離子體頻率51
2.1.2等離子體碰撞頻率51
2.1.3等離子體回旋頻率52
2.2等離子體的流體近似與介電張量表示52
2.2.1時(shí)域麥克斯韋方程組52
2.2.2頻域麥克斯韋方程組53
2.2.3流體近似下的等離子體方程53
2.2.4等離子體的極化模型和極化率56
2.2.5等離子體的導(dǎo)電模型和導(dǎo)電率58
2.3電磁波在低溫非磁化等離子體中的傳播60
2.4電磁波在磁化等離子體中的傳播(外加磁場(chǎng)平行于波矢)63
2.4.1忽略等離子體碰撞頻率時(shí)電磁波在磁化等離子體中的傳播63
2.4.2考慮等離子體碰撞頻率時(shí)電磁波在磁化等離子體中的傳播67
2.5電磁波在磁化等離子體中的傳播(外加磁場(chǎng)垂直于波矢)68
2.5.1忽略等離子體碰撞頻率時(shí)電磁波在磁化等離子體中的傳播68
2.5.2考慮等離子體碰撞頻率時(shí)電磁波在磁化等離子體中的傳播70
2.6波矢和外加磁場(chǎng)間為任意夾角條件下電磁波與磁化等離子體的相互作用72
第3章 等離子體的FDTD算法76
3.1非磁化等離子體的FDTD算法76
3.1.1非磁化等離子體的JEC-FDTD算法77
3.1.2JEC-FDTD算法的有效性和精度驗(yàn)證性算例78
3.1.3非磁化等離子體的PLCDRC-FDTD算法80
3.1.4非磁化等離子體PLCDRC-FDTD算法的有效性和精度81
3.1.5非磁化等離子體PLCDRC-FDTD算法的算例82
3.2磁化等離子體的PLCDRC-FDTD算法85
3.2.1磁化等離子體的PLCDRC-FDTD算法的基本原理85
3.2.2磁化等離子體PLCDRC-FDTD算法的有效性和精度88
第4章 等離子體光子晶體計(jì)算方法與發(fā)展91
4.1等離子體光子晶體的計(jì)算方法91
4.1.1TMM的特點(diǎn)91
4.1.2PWE算法的特點(diǎn)92
4.1.3FDTD算法的特點(diǎn)92
4.1.4FDFD算法的特點(diǎn)93
4.2等離子體光子晶體的FDTD算法93
4.3等離子體光子晶體的PWE算法96
4.3.1TE模式下二維非磁化等離子體光子晶體色散關(guān)系的求解公式96
4.3.2基于網(wǎng)格法的PWE算法101
4.3.3基于打靶法的PWE算法105
4.4等離子體光子晶體的FDFD算法107
第5章 一維非磁化等離子體光子晶體禁帶特性111
5.1用于計(jì)算的物理模型和FDTD計(jì)算的參數(shù)111
5.2一維非磁化等離子體光子晶體禁帶周期特性112
5.2.1用于仿真計(jì)算的FDTD算法112
5.2.2周期常數(shù)對(duì)光子禁帶周期特性的影響113
5.2.3空間結(jié)構(gòu)參數(shù)b對(duì)光子禁帶周期特性的影響114
5.2.4等離子體碰撞頻率對(duì)光子禁帶周期特性的影響115
5.2.5等離子體頻率對(duì)光子禁帶周期特性的影響116
5.3溫度、密度對(duì)一維非磁化等離子體光子晶體禁帶特性的影響117
5.3.1用于仿真計(jì)算的FDTD算法118
5.3.2溫度對(duì)禁帶特性的影響119
5.3.3密度對(duì)禁帶特性的影響120
5.4一維時(shí)變非磁化等離子體光子晶體禁帶特性122
5.5一維非磁化等離子體光子晶體缺陷態(tài)的研究124
5.5.1用于仿真計(jì)算的PLCDRC-FDTD算法124
5.5.2缺陷層的介電常數(shù)對(duì)缺陷模的影響125
5.5.3缺陷層的位置和周期常數(shù)對(duì)缺陷模的影響126
5.5.4缺陷層的厚度對(duì)缺陷模的影響127
5.5.5等離子體參數(shù)對(duì)缺陷模的影響128
第6章 一維磁化等離子體光子晶體禁帶特性130
6.1用于計(jì)算的物理模型和FDTD計(jì)算的參數(shù)130
6.2一維磁化等離子體光子晶體禁帶的周期特性132
6.2.1周期常數(shù)對(duì)光子禁帶周期特性的影響132
6.2.2空間結(jié)構(gòu)常數(shù)b對(duì)光子禁帶周期特性的影響133
6.2.3等離子體頻率對(duì)光子禁帶周期特性的影響135
6.2.4等離子體碰撞頻率對(duì)光子禁帶周期特性的影響136
6.2.5等離子體回旋頻率對(duì)光子禁帶周期特性的影響138
6.3溫度、密度對(duì)一維磁化等離子體光子晶體禁帶特性的影響140
6.3.1溫度對(duì)禁帶特性的影響141
6.3.2密度對(duì)禁帶特性的影響143
6.4一維時(shí)變磁化等離子體光子晶體禁帶特性145
6.5一維磁化等離子體光子晶體缺陷態(tài)的研究148
6.5.1缺陷層的介電常數(shù)對(duì)缺陷模的影響148
6.5.2缺陷層的位置和周期常數(shù)對(duì)缺陷模的影響150
6.5.3缺陷層的厚度對(duì)缺陷模的影響151
6.5.4等離子體頻率對(duì)缺陷模的影響152
6.5.5等離子體碰撞頻率對(duì)缺陷模的影響153
6.5.6等離子體回旋頻率對(duì)缺陷模的影響154
第7章 斜入射一維等離子體光子晶體的禁帶特性156
7.1一維斜入射等離子體光子晶體色散特性156
7.1.1理論模型和數(shù)值方法156
7.1.2計(jì)算結(jié)果與分析159
7.2可調(diào)諧一維三元磁化等離子體光子晶體禁帶特性研究162
7.2.1計(jì)算方法和物理模型163
7.2.2等離子體頻率對(duì)禁帶特性的影響165
7.2.3等離子體碰撞頻率對(duì)禁帶特性的影響166
7.2.4等離子體回旋頻率對(duì)禁帶特性的影響166
7.2.5等離子體的填充率對(duì)禁帶特性的影響167
7.2.6入射角對(duì)禁帶特性的影響168
7.2.7介質(zhì)層的相對(duì)介電常數(shù)對(duì)禁帶特性的影響169
7.3磁光Voigt效應(yīng)下的一維磁化等離子體光子晶體169
7.3.1磁化等離子體的介電函數(shù)170
7.3.2物理模型與計(jì)算方法171
7.3.3外加磁場(chǎng)對(duì)等離子體介電函數(shù)的影響177
7.3.4外加磁場(chǎng)對(duì)TE極化波電磁特性的影響179
7.3.5入射角對(duì)TE極化波電磁特性的影響182
7.3.6等離子體碰撞頻率對(duì)TE極化波電磁特性的影響183
7.3.7介質(zhì)介電常數(shù)對(duì)TE極化波電磁特性的影響185
7.4入射波與外加磁場(chǎng)夾角任意時(shí)一維磁化等離子體光子晶體的色散特性186
7.4.1等離子體層的有效折射率公式186
7.4.2傳輸矩陣與色散關(guān)系的公式190
7.4.3μ對(duì)磁化等離子體有效介電函數(shù)的影響192
7.4.4介質(zhì)層介電常數(shù)對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響193
7.4.5等離子體碰撞頻率對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響195
7.4.6對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響197
7.4.7等離子體填充率對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響199
7.4.8對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響201
7.4.9外加磁場(chǎng)對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響203
7.4.10等離子體頻率對(duì)PBGs和色散關(guān)系的影響205
第8章 基于一維等離子體光子晶體的全向反射器設(shè)計(jì)208
8.1基于拼接技術(shù)的全向反射器的設(shè)計(jì)208
8.1.1物理模型和計(jì)算方法209
8.1.2混合結(jié)構(gòu)的OBG特性210
8.1.3等離子體層厚度對(duì)OBG的影響213
8.1.4等離子體密度對(duì)OBG的影響214
8.2基于匹配層技術(shù)的全向反射器的設(shè)計(jì)216
8.2.1物理模型和計(jì)算方法216
8.2.2引入匹配層來(lái)改善PBG和OBG的特性217
8.2.3等離子體層厚度對(duì)OBG的影響220
8.2.4等離子體密度對(duì)OBG的影響221
8.3基于變周期結(jié)構(gòu)的全向反射器的設(shè)計(jì)222
8.3.1基于變周期結(jié)構(gòu)的全向反射器的實(shí)現(xiàn)223
8.3.2介質(zhì)層的平均厚度對(duì)OBG的影響225
8.3.3等離子體層的平均厚度對(duì)OBG的影響226
8.3.4等離子體頻率對(duì)OBG的影響226
8.3.5等離子體和介質(zhì)層的漸變系數(shù)對(duì)OBG的影響227
8.4基于準(zhǔn)周期或分形結(jié)構(gòu)的全向反射器的設(shè)計(jì)228
8.4.1基于Thue-Morse準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的全向反射器的實(shí)現(xiàn)228
8.4.2等離子體層厚度對(duì)OBG的影響230
8.4.3Thue-Morse序列的階數(shù)N對(duì)OBG的影響230
8.4.4等離子體密度對(duì)OBG的影響231
8.4.5等離子體碰撞頻率對(duì)OBG的影響231
8.5基于三元Fibonacci準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的全向反射器的設(shè)計(jì)232
8.5.1基于三元Fibonacci準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)的全向反射器的實(shí)現(xiàn)233
8.5.2Fibonacci序列的階數(shù)N對(duì)OBG的影響235
8.5.3等離子體層厚度對(duì)OBG的影響236
8.5.4等離子體密度對(duì)OBG的影響237
8.6基于改進(jìn)型Fibonacci序列的全向反射器的設(shè)計(jì)238
8.6.1基于改進(jìn)型Fibonacci序列的全向反射器的實(shí)現(xiàn)238
8.6.2Fibonacci序列的階數(shù)N對(duì)OBG的影響242
8.6.3等離子體層厚度對(duì)OBG的影響244
8.6.4等離子體密度對(duì)OBG的影響245
8.6.5等離子體碰撞頻率對(duì)OBG的影響246
第9章 二維等離子體光子晶體的電磁特性247
9.1二維等離子體光子晶體的禁帶特性247
9.1.1二維菱形晶格等離子體光子晶體的理論模型與仿真計(jì)算247
9.1.2二維菱形晶格等離子體光子晶體的色散特性253
9.1.3等離子體柱半徑對(duì)PBGs的影響255
9.1.4等離子體頻率對(duì)PBGs的影響255
9.1.5介質(zhì)背景對(duì)PBGs的影響256
9.2二維磁化等離子體光子晶體的禁帶特性研究257
9.2.1二維磁化等離子體光子晶體的物理模型257
9.2.2磁化等離子體的FDTD輔助方程法264
9.2.3TM模式下的粒子模擬270
9.2.4TE模式下的色散特性272
9.3有限周期結(jié)構(gòu)的二維等離子體光子晶體的傳輸特性279
9.3.1計(jì)算方法與理論模型279
9.3.2介質(zhì)圓柱相對(duì)介電常數(shù)對(duì)禁帶特性的影響280
9.3.3周期常數(shù)對(duì)禁帶特性的影響281
9.3.4R和a對(duì)禁帶特性的影響282
9.3.5等離子體參數(shù)對(duì)禁帶特性的影響283
9.4新型二維等離子體光子晶體的禁帶特性285
9.4.1理論模型與計(jì)算方法286
9.4.2type-1和type-2等離子體光子晶體的色散特性289
9.4.3外加磁場(chǎng)對(duì)等離子體光子晶體色散特性的影響291
9.4.4等離子體碰撞頻率對(duì)等離子體光子晶體色散特性的影響292
9.4.5等離子體頻率對(duì)等離子體光子晶體色散特性的影響294
9.4.6填充率對(duì)等離子體光子晶體色散特性的影響295
第10章 二維等離子體光子晶體應(yīng)用設(shè)計(jì)基礎(chǔ)297
10.1二維等離子體光子晶體的線缺陷與點(diǎn)缺陷297
10.1.1二維線缺陷等離子體光子晶體的理論模型與仿真計(jì)算297
10.1.2對(duì)缺陷模的影響299
10.1.3周期常數(shù)和缺陷層位置對(duì)缺陷模的影響300
10.1.4R和a對(duì)缺陷模的影響301
10.1.5r和b對(duì)缺陷模的影響303
10.1.6等離子體頻率和等離子體碰撞頻率對(duì)缺陷模的影響305
10.1.7含點(diǎn)缺陷二維等離子體光子晶體的物理模型與計(jì)算方法306
10.1.8二維等離子體光子晶體的點(diǎn)缺陷特性307
10.1.9光子晶體參數(shù)對(duì)缺陷模的影響309
10.2二維等離子體光子晶體全向禁帶的拓展技術(shù)310
10.2.1理論模型與二維等離子體光子晶體的CPBGs311
10.2.2填充介質(zhì)a對(duì)CPBGs的影響314
10.2.3參數(shù)μ對(duì)CPBGs的影響314
10.2.4參數(shù)d對(duì)CPBGs的影響315
10.2.5參數(shù)R對(duì)CPBGs的影響316
10.2.6參數(shù)r對(duì)CPBGs的影響317
10.2.7參數(shù)dx對(duì)CPBGs的影響317
10.2.8等離子體頻率對(duì)CPBGs的影響318
10.3二維等離子體光子晶體的全角負(fù)折射特性319
10.3.1理論模型與計(jì)算方法319
10.3.2兩類(lèi)二維阿基米德晶格等離子體光子晶體的PBGs特性322
10.3.3光子晶體參數(shù)對(duì)PBGs的影響323
10.3.4二維阿基米德晶格等離子體光子晶體的可調(diào)諧AANR特性328
10.4二維等離子體光子晶體的全向反射器的設(shè)計(jì)335
10.4.1理論模型與計(jì)算方法336
10.4.2二維三角晶格等離子體光子晶體的OBG特性338
10.4.3光子晶體參數(shù)對(duì)OBG特性的影響340
10.4.4各向異性介質(zhì)對(duì)大角度CPBG的影響343
第11章 三維等離子體光子晶體的基本電磁特性346
11.1三維立方體晶格等離子體光子晶體的禁帶特性346
11.1.1理論模型和計(jì)算方法346
11.1.2三維立方體晶格等離子體光子晶體的PBGs特性350
11.1.3介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)對(duì)PBGs的影響352
11.1.4填充率對(duì)PBGs的影響354
11.1.5等離子體頻率對(duì)PBGs的影響355
11.1.6等離子體碰撞頻率對(duì)PBGs的影響356
11.2三維鉆石晶格等離子體光子晶體的色散特性357
11.2.1物理模型和數(shù)值計(jì)算358
11.2.2兩類(lèi)三維鉆石晶格等離子體光子晶體的色散特性359
11.2.3光子晶體參數(shù)對(duì)色散特性的影響360
11.3磁光Voigt效應(yīng)下非尋常波在三維磁化等離子體光子晶體中的色散特性368
11.3.1理論模型和計(jì)算方法369
11.3.2三維面心晶格磁化等離子體光子晶體的色散特性371
11.3.3a對(duì)色散特性的影響373
11.3.4外加磁場(chǎng)對(duì)色散特性的影響374
11.3.5p對(duì)色散特性的影響376
11.3.6磁化等離子體球的填充率對(duì)色散特性的影響377
11.3.7等離子體碰撞頻率對(duì)PBG的影響379
11.3.8水平帶隙區(qū)域的特性380
11.4磁光Faraday效應(yīng)下RCP波在三維磁化等離子體光子晶體中的色散特性381
11.4.1c對(duì)RCP波和LCP波有效介電常數(shù)的影響381
11.4.2物理模型與計(jì)算方法383
11.4.3RCP波在兩類(lèi)三維磁化等離子體光子晶體中的色散特性386
11.4.4a對(duì)PBG特性的影響388
11.4.5外加磁場(chǎng)對(duì)PBG特性的影響389
11.4.6填充率對(duì)PBG特性的影響391
11.4.7等離子體參數(shù)對(duì)PBG特性的影響392
11.4.8水平帶隙區(qū)域的特性393
第12章 三維等離子體光子晶體的禁帶拓展技術(shù)396
12.1改變晶格結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維等離子體光子晶體禁帶的拓展396
12.1.1理論和數(shù)值方法398
12.1.2三維燒綠石晶格非磁化等離子體光子晶體的PBG特性400
12.1.3介質(zhì)球的相對(duì)介電常數(shù)對(duì)PBG的影響402
12.1.4等離子體頻率對(duì)PBG的影響403
12.1.5填充介質(zhì)球的半徑對(duì)PBG的影響404
12.1.6等離子體碰撞頻率對(duì)PBG的影響404
12.2三維各向異性等離子體光子晶體的禁帶特性405
12.2.1PWE方法的計(jì)算公式405
12.2.2不同晶格條件下三維各向異性等離子體光子晶體的PBGs408
12.2.3ne對(duì)各向異性PBGs的影響413
12.2.4no對(duì)各向異性PBGs的影響414
12.2.5填充率對(duì)各向異性PBGs的影響415
12.2.6等離子體頻率對(duì)各向異性PBGs的影響416
12.3RCP波在三維各向異性磁化等離子體光子晶體中的禁帶特性417
12.3.1理論和計(jì)算方法418
12.3.2磁光Faraday效應(yīng)對(duì)RCP波PBGs的影響420
12.3.3ne對(duì)RCP波的各向異性PBGs的影響427
12.3.4no對(duì)RCP波的各向異性PBGs的影響428
12.3.5等離子體頻率對(duì)RCP波的各向異性PBGs的影響429
12.3.6填充率對(duì)RCP波的各向異性PBGs的影響430
12.3.7等離子體回旋頻率對(duì)RCP波的各向異性PBGs的影響431
12.4非尋常波在三維各向異性磁化等離子體光子晶體中的色散特性432
12.4.1理論模型與數(shù)值方法433
12.4.2磁光Voigt效應(yīng)下非尋常波的PBGs特性437
12.4.3ne對(duì)各向異性非尋常波PBG的影響440
12.4.4no對(duì)各向異性非尋常波PBG的影響441
12.4.5填充率對(duì)各向異性非尋常波PBG的影響441
12.4.6等離子體頻率對(duì)各向異性非尋常波PBG的影響442
12.4.7外加磁場(chǎng)對(duì)各向異性非尋常波PBG的影響443
12.4.8水平帶隙區(qū)域的特性444
第13章 基于三維等離子體光子晶體的器件設(shè)計(jì)446
13.1基于三維等離子體光子晶體的光開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)447
13.1.1理論模型和數(shù)值方法447
13.1.2表面等離子體激元模的特性451
13.1.3可調(diào)諧SWBG的特性456
13.2磁光Faraday效應(yīng)下RCP波光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)458
13.2.1理論模型與計(jì)算方法458
13.2.2磁光Faraday效應(yīng)下RCP波的色散特性462
13.2.3磁光Faraday效應(yīng)下表面等離子體激元模的特性463
13.2.4RCP波的可調(diào)諧SWBG的特性468
13.3磁光Voigt效應(yīng)下非尋常波光開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)471
13.3.1理論模型和計(jì)算方法471
13.3.2表面等離子體激元模的特性474
13.3.3非尋常波的SWBG特性478
第14章 三維磁化等離子體光子晶體中的磁光效應(yīng)482
14.1三維磁化等離子體的磁光Faraday效應(yīng)482
14.1.1理論模型和數(shù)值方法482
14.1.2考慮混合極化波時(shí)三維磁化等離子體的帶隙結(jié)構(gòu)487
14.1.3水平帶區(qū)域的特性489
14.1.4三維磁化等離子體光子晶體的PBG特性490
14.2三維磁化等離子體的磁光Voigt效應(yīng)493
14.2.1理論模型和數(shù)值方法493
14.2.2三維磁化等離子體中電磁模式的帶隙結(jié)構(gòu)498
14.2.3水平帶區(qū)域的特性500
14.2.4三維磁化等離子體光子晶體參數(shù)對(duì)PBG的影響501
14.3三維各向異性磁化等離子體光子晶體中的Faraday效應(yīng)504
14.3.1理論模型和計(jì)算方法505
14.3.2磁光Faraday效應(yīng)對(duì)各向異性PBGs的影響508
14.3.3表面等離子激元模的特性511
14.3.4填充率對(duì)各向異性PBGs的影響512
14.3.5等離子體頻率對(duì)各向異性PBGs的影響513
14.3.6等離子體回旋頻率對(duì)各向異性PBGs的影響514
14.4三維各向異性磁化等離子體光子晶體中的Voigt效應(yīng)515
14.4.1理論模型與數(shù)值方法515
14.4.2磁光Voigt效應(yīng)下的各向異性PBGs特性518
14.4.3表面等離子激元模的特性521
14.4.4填充率對(duì)各向異性PBGs的影響522
14.4.5等離子體頻率對(duì)各向異性PBGs的影響523
14.4.6等離子體回旋頻率對(duì)各向異性PBGs的影響524
14.5寫(xiě)在最后524
參考文獻(xiàn)527
索引547
7.微波光子晶體天線
隨著光子晶體理論、制備和實(shí)驗(yàn)測(cè)試手段的日趨成熟，光子晶體的應(yīng)用迅速拓展到了微波波段。工作在微波波段的光子晶體，被稱(chēng)為微波光子晶體。由于微波波段對(duì)于現(xiàn)代通信有非常重要的價(jià)值，所以微波光子晶體的研究也迅速開(kāi)展，并取得了豐碩的成果。微波光子晶體不僅應(yīng)用于設(shè)計(jì)濾波器、混合器、諧振器、高效放大器，也被用于微波天線、相控陣天線等方面。應(yīng)用光子晶體的PBGs和光子區(qū)域態(tài)的特性使得人們可以制造低剖面光子晶體天線、表面波抑制天線、光子晶體陣列天線和高定向性光子晶體天線等微波器件。傳統(tǒng)的微波天線一般是將天線直接制備在介質(zhì)基底上，這會(huì)導(dǎo)致大量的能量被天線基底吸收，從而使得天線輻射效率低下。例如，對(duì)一般用GaAs介質(zhì)作基底的天線反射器，98%的能量都損耗在基底中，只有2%的能量被發(fā)射出去，同時(shí)造成基底發(fā)熱。但是，如果以光子晶體作為天線的基片，就使天線的工作頻率落在光子晶體的PBGs中，這樣光子晶體基板不會(huì)吸收微波，因此就實(shí)現(xiàn)了無(wú)損耗全反射，使得天線能把能量全部輻射出去。自從1990年Yablonovitch等在微波波段制作出第一個(gè)光子晶體后，光子晶體在天線方面的應(yīng)用就逐漸展開(kāi)。1993年美國(guó)軍方研制出了反射率接近lOO%的光子晶體平面微波天線。由于GaAs半導(dǎo)體材料的光子晶體的禁帶設(shè)定在天線的工作頻率范圍內(nèi)，微波不能在基本的一側(cè)傳播，因而天線的效率大大提高了。這種結(jié)構(gòu)后來(lái)還用于微帶貼片天線、開(kāi)槽天線等多種天線的設(shè)計(jì)中，本質(zhì)上就是用光子晶體來(lái)抑制天線的表面波，以提高天線的工作效率。1996-1998年，Qian和Coccioli等用在微帶基板打周期性孔洞的方式來(lái)構(gòu)成光子晶體，這種結(jié)構(gòu)同樣可以用來(lái)設(shè)計(jì)微帶天線，用于高次諧波的抑制。1999年，Mushroom結(jié)構(gòu)的微波光子晶體用于微帶天線的表面波的抑制，從而改善了天線的性能。重要的是這種光子晶體結(jié)構(gòu)能夠方便地和集成電路工藝相結(jié)合，使得加工變得異常簡(jiǎn)單。這種結(jié)構(gòu)除了具備帶隙特性外，其表面對(duì)入射電磁波還有相同反射特性，利用這個(gè)特性可加工成低剖面的天線結(jié)構(gòu)。到2003年，該光子晶體結(jié)構(gòu)也被用來(lái)設(shè)計(jì)相控陣天線和高定向性天線�？傊�，微波光子晶體越來(lái)越多地被應(yīng)用于天線性能的改善和設(shè)計(jì)。我國(guó)國(guó)防科技大學(xué)袁乃昌課題組在這方面做了大量工作。關(guān)于微波光子晶體天線技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容可以參閱國(guó)防科技大學(xué)付云起等合著的《微波光子晶體天線技術(shù)》一書(shū)。
綜上7個(gè)方面所述，光子晶體在加工現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的組件和光學(xué)器件等方面有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用背景。微波、光波和太赫茲波器件將越來(lái)越多地應(yīng)用到與光子晶體相關(guān)的技術(shù)，因此光子晶體的“魅力”正在被廣大的學(xué)者所接受。除了上述談及的7個(gè)方面外，光子晶體還能應(yīng)用到其他的許多領(lǐng)域，如濾波器設(shè)計(jì)、功分器設(shè)計(jì)、光子晶體傳感器和光開(kāi)關(guān)等。限于《等離子體光學(xué)晶體理論》的篇幅，不能對(duì)此進(jìn)行逐一介紹，有興趣的讀者可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)。但是，值得一提的是最近幾年周期性結(jié)構(gòu)的電磁超材料，如目前研究比較熱的微波吸波器、電磁誘導(dǎo)透明、高阻表面、頻率選擇表面和人工磁導(dǎo)體等，盡管外觀上是金屬涂覆介質(zhì)基板的結(jié)構(gòu)，但就其本質(zhì)而言都可以視為一種光子晶體。所以，光子晶體本身的應(yīng)用研究將逐漸走向成熟，將來(lái)的成果也將更好地服務(wù)于人類(lèi)社會(huì)。
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