也存在零点涨落,但在光子带隙中却没有。将原子或分子放入光子晶体中,如果从激发态到基态辐射的光子频率正好落在光子带隙里,受激的原子或分子将被“锁”在激发态,不能激发到基态。因为此时没有任何光子态与之耦合而辐射。这将带来新的物理现象,如原子将和自身的局域光场发生』b塞銮垣太堂亟±堂僮论塞Il直强烈的耦合,出现奇异的Lamb位移。如果引入缺陷或无序,对电子来说将有电子局域态或安德森局域态。如果在光子晶体中引入介电缺陷或介电无序,光子也一样,也会出现局域现象【4朋。由于原有的周期性或对称性受到破坏,在其光子禁带中就会出现缺陷态,与缺陷态频率吻合的光子被固定在出现缺陷的位置,一旦离开这个缺陷位置,光强就会迅速衰减。在光子晶体中实现光子局域比在电子体系里更理想,因为这里没有电子体系里存在的多体相互作用。此外,固体物理以及半导体的许多概念都可用在光子晶体上,比如倒格子、布里渊区、色散关系、Bloch函数、VanHove奇点等。但是光子晶体与常规的晶体有相同的地方,也有本质的不同。如光子服从的是Maxwell方程,电子服从的是薛定谔方程:光子波是矢量波,而电子波是标量波;电子是自旋为I/2的费米子,光子是自旋为1的玻色子;电子之间有很强的相互作用,而光子之间没有。表1.1给出了光子晶体和半导体特性的比较。表1.1光子晶体和半导体特性的比较光子晶体半导体结构不同介电常数介质的周期分布周期势场研究对象光子电子描述方程Maxwell方程薛定谔方程本征矢矢量标量角动量玻色予费米子相互作用无必须考虑电子间相互作用尺度电磁波(光)波长原子尺寸1.2光子晶体的应用近年来光子带隙材料的应用主要集中在高品质反射镜的制造、改善发光二极管的效率、实现低阈值激光振荡、高品质因数微谐振腔的制造、宽带带阻滤波器的制造、极窄带选频滤波器的制造、光子开关、光子存储器、光子限幅器以及光子频率变换器等诸方面,前景非常广阔。4
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