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當光子晶體遇上不使光發散的狹縫

2011/02/09 | 未分類 |

Original publish date:Apr 07, 2004

編輯 tslim 報導

由於從光子晶體出來的光發散得非常地快, 因此如何把這些光導進光學元件中, 一直是令研究人員頭痛的一個問題. 最近研究人員將2002年所發展出來, 可將從狹縫出來的光聚成束的技術應用在光子晶體上, 解決了光發散的問題.

光子晶體是由兩種折射率不同的物質以一維, 二維或三維的週期結構排列所構成. 這樣的結構會使得某些波段的波無法在光子晶體裡傳播. 如果在光子晶體中建構一條很小的隧道, 光則可以被限制在這個小隧道中傳播, 形成一微小的波導. 因此, 將光子晶體應用在通訊 中, 可以大大地縮小所使用的元件. 最常見的一種光子晶體是由二維週期圓柱陣列所構成. 由於某些波段的光無法在此光子晶體中傳播, 此時只要將某一列的圓柱拿掉, 光就被限制在這一列中形成波導. 這樣的波導的大小可以小於波長, 比一般的波導小很多. 然而, 由於繞射效應, 只要把光聚得越小, 其發散角就越大. 因此造成只有很少量的光可以被光子晶體之後的光學元件(光纖或透鏡)收集使用.

在2002年時有一研究小組在狹縫發散面鍍上一層淺淺的與狹縫平行的金屬週期溝槽, 成功地縮小了光的發散角度. 因此在發表於2004年3月15日的Physical Review B中, 瑞士的研究人員借用這個概念來進行電腦模擬. 他們將作為波導的二維光子晶體的最表面一層的圓柱層稍微相互錯位, 使之形成類似的週期溝槽結構. 這樣的結構使得從光子晶體出來的光的發散角可以縮小到幾度寬而已. 而另一發表於2004年3月19日Physical Review Letters的另一個瑞士研究小組表示, 他們小組早在2001年就曾量到發散角出乎預期地窄的光束從光子晶體的一端發射出來, 但一直等到讀到2002年這篇論文才了解其原因. 他們使用的光子晶體在最外層也有類似的週期溝槽結構.

參考來源:

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