供稿人:趙廷澤、連芩 發(fā)布日期：2018-03-07
光子晶體是一種人造周期排列的電解質(zhì)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)本身存在“禁帶”，即某一頻率范圍的波不能在此結(jié)構(gòu)中傳播，將此“禁帶”稱為光子帶隙。但是當(dāng)光子晶體結(jié)構(gòu)中存在缺陷時(shí)，會(huì)對(duì)其光子帶隙產(chǎn)生影響。日本大阪大學(xué)的Soshu KIRIHARA對(duì)光子晶體中分別引入點(diǎn)缺陷、面缺陷，研究其光子帶隙特征，并制造了一種太赫茲波諧振器。
作者通過光固化原型設(shè)備和脫蠟燒結(jié)的方法得到晶格常數(shù)為375μm的金剛石結(jié)構(gòu)氧化鋁陶瓷光子晶體，如圖1所示。在該光子晶體中制造一個(gè)如圖2所示的空心立方點(diǎn)缺陷，透射光譜分析觀察到在其光子帶隙中出現(xiàn)兩處透射率的峰值（圖3）。孿晶結(jié)構(gòu)面缺陷的結(jié)構(gòu)及其透射光譜檢測(cè)結(jié)果如圖4所示。
圖1 制造設(shè)備與氧化鋁陶瓷光子晶體結(jié)構(gòu)
圖2 引入空心立方缺陷的金剛石結(jié)構(gòu)的氧化陶瓷鋁光子晶體
圖3 引入點(diǎn)缺陷的光子帶隙
圖4 （a）交界面為（100）的孿晶結(jié)構(gòu)氧化鋁光子晶體及其檢測(cè)結(jié)果，（b）交界面為（111）的孿晶結(jié)構(gòu)氧化鋁光子晶體及其檢測(cè)結(jié)果
作者建立了如圖5所示的太赫茲波諧振器，其中光子晶體被兩片160μm厚的石英板隔開，石英板間距150μm，使用丙烯酸樹脂和光敏樹脂封裝后，利用導(dǎo)管別向微腔中注入蒸餾水和乙醇灌入石英板之間的微腔。通過透射光譜圖分析，見圖6，可見兩種液體有著明顯區(qū)別。因此，該技術(shù)有望用于檢測(cè)天然水相環(huán)境中的成分變化。
圖5 太赫茲波諧振器結(jié)構(gòu)
圖6 器件微腔中分別為蒸餾水和乙醇時(shí)的太赫茲