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三維光子晶體光導

Original publish date:Jan 07, 2008

編輯 tslim 報導

 

科學家首次利用光子晶體製作出三維的光導,並且讓光可以在三度空間中垂直轉彎。

光子晶體就是有高低折射率規則交錯分布的一種材料。這種高低折射率交錯分布的結構使光子晶體產生光子能隙(photonic bandgap),讓部分頻率的光無法在光子晶體裡面傳播,其他則可以通過。科學家利用光子晶體的這個性質來做光導,也就是利用光子晶體把特定波長的光限制在某個區域或路徑中。這種光導可以用在光通訊上傳遞光訊號或作為雷射的共振腔。

不過,到目前為止大部分的光子晶體光導都是二維的,而且也沒有方法及技術可以在光子晶體中製造出三維的波導。因此the University of Illinois at Urbana Champaign的Paul Braun及其同僚發表在2008年1月的Nature Photonics中,在光子晶體中製作三維光導的結果就格外受矚目。

研究人員先用725奈米及925奈米的二氧化矽小球結晶成光子晶體的結構,然後在這個結構中他們加入單體(monomer)溶液。接著,他們利用雷射光聚焦去打設計過要成為波導的區域。在被雷射光打過的區域,原本的單體會形成高分子,並將整個波導的區域填滿。然後,研究人員在整個結構中灌入矽,並加入酸除去原本的二氧化矽,僅剩下矽及空洞的部份。被高分子填滿的部份,由於矽無法灌入,因此在酸洗後就僅剩下空洞及高分子。最後的結果就形成了矽及空洞規則交錯的光子晶體結構部份,以及空洞及高分子的光導部份。高分子在近紅外的波段是透明的,並不會影響光在裡面的傳播。

為了做測試,研究人員製作了一個有兩個直角轉彎的波導。他們發現確實只有1.48微米波長的光,也就是相當於他們設計的光子晶體材料的能隙,才能在光導中傳播。

 

參考來源:

 

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