① 透明屏是什麼東西
透帶鋒鉛明屏就是一塊透明的液晶顯示屏,它既可以像普通顯示屏一樣擁有高清的顯蠢好示功能,屏幕又能像玻璃一般透明。這種屏現在廣泛基攔應用於展覽展示、廣告宣傳等行業。
② 光子晶體的研究與應用
迄今為止,已有多種基於光子晶體的全新光子學器件被相繼提出,包括無閾值的激光器,無損耗的反射鏡和彎曲光路,高品質因子的光學微腔,低驅動能量的非線性開關和放大器,波長解析度極高而體積極小的超棱鏡,具有色散補償作用的光子晶體光纖,以及提高效率的發光二極體等。光子晶體的出現使信息處理技術的全光子化和光子技術的微型化與集成化成為可能,它可能在未來導致信息技術的一次革命,前畝散其影響可能與當年半導體技術相提並論。
光子晶體近期在國際上的應用進一步深化,具體表現在:
1. 與納米技術相結合,用於製造微米級的激光,硅基激光;
2. 與量子點結合,使得原子和光子的相互作用影響材料的性質,從而達到減小光速、減小吸收等作用
3. 光子晶體光纖應用
隨著社會的發展,顯赫一時的半導體器件已經不能滿足信息技術發展的需要,必須尋找信息傳輸速率更高,效率更高的新材料。普遍認慧氏為,光子技術將續寫電子技術的輝煌,光子晶體將成為未來所依賴的新材料。
4. 狄拉克錐在光子晶體中的實現 光子晶體的理論研究始於上世紀80年代末期。雖然1987年Yablonovitch和John就提出了光子晶體的概念,但直到1989 年,Yablonovitch和Gmitter首次在實驗上證實三維光子能帶結構的存在,物理界才開始大舉投入這方面的理論研究。由於光子晶體有類似電子晶體的結構,人們通常採用分析電子晶體的方法結構電磁理論來分析光子晶體的特性,並取得了和試驗一致的結果。主要的方法有:平面波展開法(planewaveexpansionmethod簡稱:PWM)、傳輸矩陣法(transfermatrixmethod簡稱:TMN)、有限差分時域法(finitedifferencetimedomain簡稱:FDTD)和散射矩陣法(scatteringmatrixmethod簡稱:SMM)等。
平面波展開法是比較常用的一種方法,它的基本思想是:將電磁場以平面波的形式展開,可以將麥克斯韋方程組化成一個本徵方程,求解該方程的本徵值便得到傳播光子的本徵頻率。這種方法的不足之處是當光子晶體結構復雜或處理有缺陷的體系時,可能因為計算能力的限制而不能計算或者難以准確計算。而且如果介電常數不是常數而是隨頻率變化,就沒有一個確定的本徵方程形式,這種情況下根本無法求解。
傳輸矩陣法是將磁場在實空間的格點位置展開,將麥克斯韋方程組化成傳輸矩陣形式,同樣變成本徵值求解問題。傳輸矩陣表示一層(面)格點的場強與緊鄰的另一層(面)格點場強的關系,它假設在構成的空間中在同一個格點層(面)上有相同的態和相同的頻率,這樣可以利用麥克斯韋方程組將場從一個位置外推到整個晶體空間。這種方法對介電常數隨頻率變化我金屬系統特別有效,而且由於傳輸矩陣小,矩陣元少,運算量小,同時在計算傳輸光譜時也是十分方便的。但是用該方法求解電磁場的分布較為麻煩,效率不是很高,因此對於光子晶體物理特性的理解沒有太大的幫助。
有限差分時域法是電磁場數值計算的經典方法之一。在這里將一個單位原跑劃分成許多網狀小格,列出網上每個結點的有限差分議程,利用布里淵區邊界的周斯條件,同樣將麥克斯韋方程組化成矩陣形式的特徵方程,這個矩陣是准對角化的,其中只有少量的一些非零矩陣元,計算最小。但是由於有限差分時域法沒有考慮晶格的具體形狀,在遇到特殊形狀晶格的光子晶體時,很難精確求解。
散射矩陣法假定光子晶體由各向同性的介質組成,其中充滿了各種開頭和尺寸的沒有重疊的光學散射中心。通過對所有的散射中心的散射場應用傅立葉-貝塞爾展開來求解亥姆霍茲方程,從而計算出在光子晶體中傳輸的場分布。應用這種方法對於求解場分布和傳輸光譜都是可行的,但是由於這種方法需要較長的運算時間,在有些情形下實際上是不可行的。
實際理論分析中,還有很多其他的方法,如:有限元法、N階法等。這些方法各有優缺點,在應用時要根據實際場合合理地選用。在光子晶體的研究中這些分析方法是十分重要的,由於光子晶體的制備非常困難,通常是先應用這些方法分析得出光子晶體的一些特性,再由試驗來驗證這些結論。 預言總是很難實現。但是,光子晶體電路和裝置的未來看起來卻是確信無疑的。五年之內,許多光子晶體的基本應用將會在市場上出現。在這些應用中,將會有高效光子晶體激光發射器和高亮度的發光二極體。
而當每個家庭都連接到一個光纖網路的時候,與如今視頂盒類似的解碼信耐或號設備將使用光子晶體電路和裝置而不是笨重的光纖和硅迴路。
在五到十年的范圍內,我們應該製造出第一個光子晶體二極體和晶體管;在十到十五年裡,我們能製造出第一個光子晶體邏輯電路並使之佔有主要地位;在接下來的二十五年內,由光子晶體驅動的光子計算機應該可以製造出來。令人驚奇的是,合成蛋白石甚至可以在珠寶和藝術品市場上找到生存環境;並且光子晶體薄膜能貼在信用卡上作為防偽標志。
如果我們的預言只是完全不可能實現的對未來的歪曲,我們希望大部分人會忘記我們曾經這樣說過。然而,光子晶體的未來看起來還是充滿光明的。