通讯用三维光子晶体组件不再遥远

 为了配合通讯上的应用，日本京都(Kyoto)大学的科学家制造出操作波长为1.55微米的三维光子晶体。该人造晶体主要是以砷化镓(gallium arsenide)为材料，中央为一层磷砷化铟镓发光层。这项成果是整合半导体光电特性上的一项突破，将有助于发展高品质的光通讯组件。

　　光子晶体具类似半导体晶体的周期性结构，不过其周期要大上许多倍，因此是靠周期性介电分布来散射波长相近的电磁波，形成类似半导体电子能带的光子能带结构。由于波长位于能隙的电磁波无法在光子晶体内传递，因此可以用来导光或改变发光体的自发辐射。

　　这个由Susumu Noda领导的研究小组，目标是要发展出类似电子半导体的全光子半导体(full photonic semiconductor)。该计划已经达成两项成果：具备在光子晶体内任意位置制造缺陷的能力(类似半导体掺杂)，以及将发光组件并入光子晶体结构中。研究人员在三维光子晶体制造的缺陷范围由3.77×3.60至0.44×0.60微米，波长1.55微米的光由于对应到周遭光子晶体的能隙，因此无法传递，只能被局限在缺陷附近，因此可以达成高Q质的发光。较大的缺陷得到的发光频谱包含许多光学模态，而最小的缺陷对应的频宽只含有一个模态，其行为近乎完美的发光体。研究小组表示，理论仿真的结果与实验数据相当稳合。

　　许多光子晶体方面的研究都是针对二维系统，主要是因为以先进的微影术制造起来较容易，然而代价是得牺牲部份光学品质。在二维光子晶体中，随着缺陷尺寸减小，Q 质有降低的趋势，而在Noda的三维系统中，情形正好相反。

摘自 光纤新闻网