道威棱镜阵列的几何光学负折射研究(5)
5.2 主要材料：光子晶体
光子晶体是1987年由美国的Yablonovitch【8】和加拿大的John【9】在分别研究材料的辐射特性和光子局域态随折射系数的变化关系时独立提出的。从结构上看，光子晶体是一种在光学尺度上介电常数随空间周期性变化的人工设计和制造的晶体。近几年来，人们发现光子晶体中存在着这样一些反常的折射现象【10】:光在晶体的界面发生折射时，折射光的偏折不是偏向于界面的法线方向，而是偏向于界面方向。也就是说，在这些光的频率范围内，光子晶体的折射率小于l【11】-【12】，甚至还有实验表明光子晶体中的折射光可以与人射光位于界面法线方向的同一侧，即出现了负折射现象。
光子晶体的“等效负折射率”可以由构成材料的电介质的介电常数和材料周期性来调整，而且在高频率下有着很低的电磁损耗，三文光子晶体比较容易制成。目前，光子晶体的波长范围已经发展到了红外甚至可见光波段，但在此波段范围内制造完全带隙的三文光子晶体仍存在着一定的困难，主要是寻找适应的材料和研究结构的加工工艺。为此，人们发明了激光全息光刻技术和双光子聚合技术，这两种技术结合了激光光学和高分子化学的全新手段，是边缘性、交叉性的前沿研究领域。但在采用先进技术的同时，对材料也提出了更高的要求。一般来说，有效的光子晶体需要在点阵和介质之间具有2左右的折射率差，但在高分子材料中很难找到。为解决这一难题，人们用以上技术制造出的聚合物微结构作为模板，再用其它高折射率的材料(Si, Ge, Ti02等)进行填充，通过缎烧、化学腐蚀等方法除去模板，制造出具有更高折射指数的光子晶体。
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