光子晶体及其在光通信中的应用

　　1引言

　　在过去的一个世纪，电子技术发展迅速，几乎进入了人们生活的每一个方面。但是，随着电路集成度的提高和处理速度的飞速发展，出现了很多新的、难以解决的问题。于是，科学家们开始专注光子技术的研究，希望可以用光子取代电子来传输、处理和存储信息。光相对电有很多的优点，如：光在介电材料里的传输速率和带宽都远远大于电子在金属中的传输速率和带宽。但光子的控制却相当困难，这使得光器件的研究和应用难以取得重大的进步。

　　1987年，E.Yablonovitch在研究抑制自发辐射时，提出了光子晶体（Photonic Crystal）的概念。几乎同时，S.John在讨论光子局域时也独立地提出了这个概念。光子晶体概念的提出向人们展示了一种新的控制光子的机制，它完全不同于以往利用全反射来引导光传输。给光通信技术的发展和应用带来了新的生机和活力。　　2光子晶体的基本概念

　　光子晶体（photonic crystals简称：PC）是折射率在空间周期性变化的介电结构，其变化周期和光的波长为同一个数量级。光子晶体也称为光子带隙材料（photonic bandgap materials），也有人把它叫做电磁晶体（electromagnetic crystals）。

　　我们假设构成光子晶体的介质是线性和各向同性的，为简单起见，设电场和磁场为简谐模式（其他任何形式的模式可以通过傅立叶变换为简谐模式的叠加），即。将电场和磁场的表达式代入到麦克斯议程中有：