眾所周知，很多的研究都是起源于對(duì)自然界不同領(lǐng)域存在類似現(xiàn)象的假設(shè)開始的。因?yàn)橛钪嫒f物遵循著相同的規(guī)律，即使外表再怎樣的千變?nèi)f化，而內(nèi)在的規(guī)則卻是有著高度一致性。這正是宇宙的神奇之處，也是人類難解的秘密。光子晶體的產(chǎn)生亦是如此，它是科學(xué)家們?cè)诩僭O(shè)光子也可以具有類似于電子在普通晶體中傳播的規(guī)律的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的。 -h1FrDBt  
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　 從晶體結(jié)構(gòu)圖中，我們可以看出晶體內(nèi)部的原子是周期性有序排列的，正是這種周期勢(shì)場的存在，使得運(yùn)動(dòng)的電子受到周期勢(shì)場的布拉格散射，從而形成能帶結(jié)構(gòu)，帶與帶之間可能存在帶隙。電子波的能量如果落在帶隙中，就無法繼續(xù)傳播。其實(shí)，不論是電磁波，還是其它波如光波等，只要受到周期性調(diào)制，都有能帶結(jié)構(gòu)，也都有可能出現(xiàn)帶隙。而能量落在帶隙中的波同樣不能傳播。 _ H$^m#h  
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  簡言之，半導(dǎo)體中離子的周期性排列產(chǎn)生了能帶結(jié)構(gòu)，而能帶又控制著載流子（半導(dǎo)體中的電子或者空穴）在半導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)。相似的，在光子晶體中是由光的折射率指數(shù)的周期性變化產(chǎn)生了光帶隙結(jié)構(gòu)，從而由光帶隙結(jié)構(gòu)控制著光在光子晶體中的運(yùn)動(dòng)。 g6l&;S40  
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　　光子晶體的結(jié)構(gòu)可以這樣理解，正如半導(dǎo)體材料在晶格結(jié)點(diǎn)（各個(gè)原子所在位點(diǎn)）周期性的出現(xiàn)離子一樣，光子晶體是在高折射率材料的某些位置周期性的出現(xiàn)低折射率（如人工造成的空氣空穴）的材料。如下圖所示的光子晶體材料從一維到三維的結(jié)構(gòu)，可以明顯看出周期性的存在，而且三維光子晶體的結(jié)構(gòu)圖與普通的硅晶體單從結(jié)構(gòu)是很相似的。高低折射率的材料交替排列形成周期性結(jié)構(gòu)就可以產(chǎn)生光子晶體帶隙（Band Gap，類似于半導(dǎo)體中的禁帶）。而周期排列的低折射率位點(diǎn)的之間的距離大小不同，導(dǎo)致了一定距離大小的光子晶體只對(duì)一定頻率的光波產(chǎn)生能帶效應(yīng)。也就是只有某種頻率的光才會(huì)在某種周期距離一定的光子晶體中被完全禁止傳播。 ?CHFy2%Y  
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  如果只在一個(gè)方向上存在周期性結(jié)構(gòu)，那么光子帶隙只能出現(xiàn)在這個(gè)方向。如果在三個(gè)方向上都存在周期結(jié)構(gòu)，那么可以出現(xiàn)全方位的光子帶隙，特定頻率的光進(jìn)入光子晶體后將在各個(gè)方向都禁止傳播。這對(duì)光子晶體來說是一個(gè)最重要的特性。而且實(shí)際上，這種三維光子晶體也是最先被制造出來的。 6Cvg-X@  
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　　因?yàn)楣獗唤�止出現(xiàn)在光子晶體帶隙中，所以我們可以預(yù)見到我們能夠自由控制光的行為。例如，如果我們考慮引入一種光輻射層，該層產(chǎn)生的光和光子晶體中的光子帶隙頻率相同，那么由于光的頻率和帶隙一致則禁止光出現(xiàn)在該帶隙中這個(gè)原則就可以避免光輻射的產(chǎn)生。這就使我們可以控制以前不可避免的自發(fā)輻射。  vgbk {  
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　　而如果我們通過引入缺陷破壞光子晶體的周期結(jié)構(gòu)特性，那么在光子帶隙中將形成相應(yīng)的缺陷能級(jí)。將僅僅有特定頻率的光可在這個(gè)缺陷能級(jí)中出現(xiàn)。這就可以用來制造單模發(fā)光二極管和零域值激光發(fā)射器（詳見光子晶體應(yīng)用）。而如果產(chǎn)生了缺陷條紋––即沿著一定的路線引入缺陷，那么就可以形成一條光的通路，類似于電流在導(dǎo)線中傳播一樣，只有沿著“光子導(dǎo)線”（即缺陷條紋）傳播的光子得以順利傳播，其它任何試圖脫離導(dǎo)線的光子都將被完全禁止。理想狀態(tài)下我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一條無任何損耗的光通路。這種光通路甚至比光纖更有效。 d`ESe'j:  
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　　近年來，光子晶體得到了越來越多的關(guān)注和推崇�？茖W(xué)家們從各個(gè)方面來尋求開發(fā)應(yīng)用光子晶體的途徑。然而，光子晶體得到廣泛應(yīng)用，還需要解決以下幾個(gè)問題： 01AzM)U3"m  
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