一種利用聲波形成光子晶體的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種利用聲波形成光子晶體的方法，屬于聲光技術領域，特別是屬于 聲/光子晶體功能材料領域。
【背景技術】
[0002] 光子晶體是一種介電常數呈現空間周期性的人工介質結構材料。1987年 Hablonovitch和John分別獨立地提出光子晶體以來，由于光子晶體具有光子禁帶特征， 使光子晶體在光子學中的作用同半導體材料在微電子學中的作用一樣，展現出巨大的應用 前景，因此光子晶體的理論和應用研宄都得到了迅速的發展。各種特定結構的一維、二維和 三維光子晶體的能帶及其傳播特性研宄具有極其重要的應用前景和基礎研宄價值。
[0003] 聲波可以在各種介質中傳播，傳播波形是由介質顆粒相互碰撞而形成的。聲波在 固體中傳播有橫波和縱波兩種形式，縱波和聲波的傳播方向一致，它可以引起傳播介質的 密度成周期性變化，同樣也使得傳播介質折射率的周期性變化，當聲波在傳播介質中形成 穩定的駐波或行波時，該傳播介質剛好形成空間周期性折射率變化。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提出一種利用聲波形成光子晶體的方法，可以通過調節聲波的入 射頻率和入射功率來改變所形成的光子晶體的禁帶位置，從而實現不同光子晶體禁帶要 求。
[0005] 本發明提出的一種利用聲波形成光子晶體的方法，在體材料一端或幾端入射聲 波，聲波在體材料中形成穩定的駐波，使得體材料形成周期性折射率漲落，該折射率漲落形 成光子晶體結構，通過調整聲波入射的端口數來實現一維、二維和三維光子晶體，端口數大 于或等于所述形成光子晶體的維數。
[0006] 本發明提出的一種利用聲波形成光子晶體的方法，形成的光子晶體的禁帶光波 (或電磁波）在材料中的波長與聲波在該材料中的波長在同一個數量級，所以可以通過調 整入射聲波的波長來控制所述形成的光子晶體的禁帶。
[0007] 本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出效果：
[0008] 現有的光子晶體制作方法有精密機械加工法、層層疊加法、自組裝法及激光全息 制備法等等，這些方法存在的缺點是制作工藝復雜，并且制備好的光子晶體禁帶不可調。利 用聲波形成光子晶體具有方法簡單、低成本、可控性強等特點。
【附圖說明】
[0009] 通過參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例，本發明的以上和其它方面及 優點將變得更加易于清楚，在附圖中：
[0010] 圖1為本發明所涉及的一維聲波的入射后形成駐波的示意圖。
[0011] 圖2為本發明所涉及的當一維駐波形成后材料的折射率變化示意圖。
[0012] 圖3為本發明所涉及的用于聲波形成一維光子晶體的一種實施例的示意圖。
[0013] 圖4為本發明所涉及的用于聲波形成二維光子晶體的一種實施例的示意圖。
[0014] 圖5為本發明涉及的用于聲波形成三維光子晶體的一種實施例的示意圖。
[0015] 圖6不同調制深度下超聲光子晶體的帶隙結構（a)An= 0. 05 ; (b)An= 0. 1 ; (c) An= 0? 2 ; (d)An= 0? 3 (e)An= 0? 4。
【具體實施方式】
[0016] 在下文中，現在將參照附圖更充分地描述本發明，在附圖中示出了各種實施例。然 而，本發明可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為局限于在此闡述的實施例。相 反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發明的范圍充分地傳達給本領 域技術人員。
[0017] 在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發明的示例性實施例。
[0018] 本發明提出的一種利用聲波形成光子晶體的方法，以形成一維光子晶體為例，其 原理是把聲波從體材料的一個端面（或兩個端面）入射到體材料中，引起體材料的密度的 周期性變化，也同時引起聲波傳播方向上的折射率周期性漲落，當一列聲波在體材料（折 射率為中傳播時，聲波將引起體材料的折射率變化如圖2所示，其折射率變化可以表示 為：
【主權項】
1. 一種利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：在體材料一個端面或幾個端面入 射聲波，聲波在體材料中形成穩定的駐波，使得體材料形成周期性折射率漲落，當特定波長 的光或電磁波入射到體材料方向與聲波方向一致，該折射率漲落即形成光子晶體結構，使 得該材料結構對特定波長的光或電磁波形成禁帶，而對其他波長的光或電磁波則是全透明 的。
2. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：所形成的光子 晶體是一維、二維或者三維的。
3. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：所述體材料是 鈮酸鋰晶體或氧化銻晶體。
4. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：聲波從一端或 者幾端入射到體材料中，形成駐波或行波，入射端數目大于或等于所形成的光子晶體維數。
5. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：所述的特定波 長的光或電磁波是指可見光、紅外或微波波段的電磁波。
6. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：在體材料中形 成的穩定駐波或行波的波長和所述形成的光子晶體禁帶波長為同一數量級。
7. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：聲波入射方向 與光子晶體電磁波入射方向同向。
8. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：聲波是超高頻 聲波或高頻超聲波，具體頻率范圍為IOOMHz~2GHz，尤其是IOOMHz~650MHz。
9. 根據權利要求1所述的利用聲波形成光子晶體的方法，其特征在于：形成的光子晶 體禁帶通過調整入射聲波的頻率和功率來進行調整和設計。
【專利摘要】本發明涉及一種利用聲波形成光子晶體的方法，該方法是在特定的體材料一端或幾端入射高頻聲波，高頻聲波在該體材料中形成穩定的駐波或行波，使得體材料形成周期性折射率漲落，該折射率漲落形成光子晶體結構，使得該材料結構對特定波長的光或電磁波形成禁帶，而對其他波長的光或電磁波則是全透明的。本發明克服了現有制備光子晶體方法的缺點，即制作工藝復雜且制備好的光子晶體禁帶不可調，同時本發明具有方法簡單、低成本、可控性強等特點。
【IPC分類】C30B30-00
【公開號】CN104762664
【申請號】CN201510172103
【發明人】楊立峰, 張希仁, 曾宏亮, 王占平, 蘇容
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月13日