戚志明, 张 凡

(1. 广东开放大学 广东理工职业学院, 广州 510091;2. 华南理工大学 物理与光电学院, 广州 510641)

0 引 言

随着光子学、半导体物理学及微加工技术的发展,人工微结构的研究蓬勃发展,光子晶体是其中最重要的一类微结构,其潜在的基础研究价值和广阔的应用前景引起了人们的广泛关注。光子晶体是由介电材料周期排列而成的人工微结构[1-3],是一种能在亚波长尺寸上控制光子行为的特殊人工结构,具有类似于半导体的能带结构,可在亚波长尺度上控制光子运动,被认为是最有可能替代硅半导体的新型材料,被喻为光子学中的半导体。

光子晶体具有许多独特的物理性质,例如光子禁带、光子局域[2-5]。其中光子禁带是由布里渊区边界的多重散射产生的特殊频率范围,落在该频率范围内的电磁波在光子晶体内部沿任何方向均无法传播,人们利用光子禁带制作了宽带全角介质反射镜、光子晶体发光二极管、光子晶体天线等[6-9];光子局域是在完整光子晶体中引入缺陷打破对称性产生的,它位于光子禁带中,具有很高的态密度[10-12],人们提出了光子晶体微腔、光子晶体波导等应用[13-15]。除了光子禁带和光子局域,人们发现光子晶体通带存在的奇特色散特性能够产生多种有趣的反常折射效应[16-20],包括负折射[21-25]、自准直[26-29]和超棱镜效应[30-31]。其中负折射指的是入射光和折射光位于法线同一侧的现象,通常产生于负色散能带[32],其群速度跟波矢方向相……