一种光子晶体超快速响应调谐的方法，其特征在于，包括利用有机共轭材料自组织生长的方式制备所需的三维非线性有机共轭材料光子晶体，泵浦激光沿有机共轭材料光子晶体的［１１１］晶向入射所述有机共轭材料光子晶体，调节泵浦激光的强度改变有机共轭材料光子晶体的光子带隙位置，实现有机共轭材料光子晶体的调谐。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光子晶体超快速响应调谐的方法及其装置，特别是涉及一种三维非线性有机共轭材料光子晶体超快速响应调谐的方法和装置。
技术介绍
光子晶体是由两种不同的介电材料所构成的、介电常数在空间周期性变化的晶体。光子晶体具有光子带隙，波长(或者频率)落入光子带隙内的光将被全部反射回去而不能透过光子晶体。利用光子晶体的光子带隙，能够实现对光的传输过程进行有效的人为控制，因而在集成光子器件和光通信领域具有非常广泛的应用。但是普通的光子晶体在制备完成后，其光子带隙的位置和宽度是固定不变的。可调谐光子晶体的光子带隙的位置和宽度，可以通过调整外部控制参数来改变，因而具有比普通光子晶体更为灵活和重要的应用。可调谐光子晶体的实现主要包含两个基本过程一是光子晶体的制备；二是光子带隙的调节。由于空间周期性介电常数的要求，目前制备一维光子晶体在技术上很困难。到目前为止，对一维可调谐光子晶体只进行了初步的理论研究(文献1，Y.K.Ha，Y.C.Yang，J.E.Kim，H.Y. Park，C.S.Kee，H.Lim and J.C.Lee，“TunableOmnidirectional Reflection Bands and Defect Modes of a One Dimensional PhotonicBand Gap Stmcture with Liquid Crystals”，Appl.Phys.Lett.，2001，79(1)15-17)。制备二维的光子晶体需要利用电子束刻蚀、反应离子束刻蚀等微加工技术，对技术条件要求很高，而且价格昂贵，因而对二维可调谐光子晶体的研究也主要集中在理论研究方面(文献2，C.S.Kee，H.Lim，Y.K.Ha，J.E.Kim，and H.Y. Park，“Two-DimensionalTunable Metallic Photonic Crystals Infiltrated with Liquid Crystals”，Phys.Rev.B，2001，64(8)085114；文献3，S.W.Leonard，H.M.van Driel，J.Schilling and R.B.Wehrspohn，“Ultrafast Band-Edge Tuning of a Two-Dimensional Silicon Photonic Crystal via Free-Carrier Injection”，Phys.Rev.B，2002，66(16)161102(R))。目前，实现三维可调谐光子晶体的通常方法是，首先制备人造Opal，通过在Opal中渗入铁电材料、铁磁材料、液晶材料或者半导体材料来制备光子晶体，然后通过外加电(磁)场或者温度进行光子带隙的调节(文献4，P.Halevi an d F.R.Mendieta，“Tunable Photonic Crystalswith Semiconducting Constituents”，Phys.Rev.Lett.，2000，85(9)1875-1878；文献5，V. N.Astratov，A.M.Adawi，AM.S.Skolnich，V. K.Tikhomirov，V.Lyubin，D.G.Lidzey，M.Ariu and A.L.Reynolds，“Opal Photonic Crystals Infiltrated with ChalcogenideGlasses”，Appl.Phys.Lett.2001，78(26)4094-4096；文献6，H.Takeda and K.Yoshino，“Tunable Photonic Band Schemes of Opals and Inverse Opals Infiltrated with LiquidCrystals”，J.Appl.Phys.，2002，92(10)5658-5662；文献7，Y.K.Ha，J.E.Kim，H.Y.Park，C.S.Kee and H. Lim，“Tunable Three-Dimensional Photonic Crystals UsingSemiconductors with varying Free-Carrier Densities”，Phys. Rev. B，2002，66(7)075109)。但是，这种方法存在很大的缺陷一是光子晶体的制备过程较为复杂，通常包括模版的制备、填充、烧结等一系列非常复杂、难以调控的过程，要制备高品质的光子晶体较为困难，如文献8，K.Busch an d S.John，“Liquid-Crystal Photonic-Band-Gap Materialsthe Tunable Electromagnetic Vacuum”，Phys.Rev.Lett.1999，83(5)967-970中所述；二是利用温度调节光子带隙时，光子晶体的响应时间非常慢，只能达到毫秒到秒的量级(文献9，K.Yoshino，Y.Shimoda，Y. Kawagishi，K.Nakayama，and M.Ozaki，“Temperature Tuning of the Stop Band in Transmission Spectraof Liquid-Crystal Infiltrated synthetic Opal as Tunable Photonic Crystal”，Appl.Phys.Lett.1999，75(7)932-934)；而利用电场调节光子带隙时，不仅需要复杂的设备系统，而且光子晶体的响应时间只能达到微秒的量级(文献10，Y. Shimoda，M.Ozaki，and K.Yoshino，“Electric Field Tuning of a Stop Band in a Reflection Spectrum of SyntheticOpal Infiltrated with Nematic Liquid Crystar”，Appl.Phys.Lett.，2001，79(22)3627-3629)。这就极大地限制了可调谐光子晶体的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术中晶体制备复杂或不可调谐或者调谐响应速度慢，同时光子晶体调谐设备结构复杂等主要缺点，从而提供了一种光子晶体超快速响应调谐的方法及其装置。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术提供的光子晶体超快速响应调谐的方法，包括利用有机共轭材料自组织生长的方式制备所需的三维非线性有机共轭材料光子晶体，泵浦激光沿有机共轭材料光子晶体的晶向入射所述有机共轭材料光子晶体，调节泵浦激光的强度改变有机共轭材料光子晶体的光子带隙位置，实现有机共轭材料光子晶体的调谐。还包括探测激光与泵浦激光共线传播入射到有机共轭材料光子晶体，信号处理系统采集并处理从有机共轭材料光子晶体出射的探测激光信号，根据信号处理系统的数据判断有机共轭材料光子晶体的调谐响应时间和调谐后光子带隙的位置。所述泵浦激光波长为400～1200nm，强度为0～100GW/cm2；所述探测激光强度小于100MW/cm2；所述的有机共轭材料为聚苯乙烯材料，优选为单分散的聚苯乙烯小球。本专利技术提供的光子晶体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡小永，张琦，刘元好，程丙英，张道中，
申请(专利权)人：中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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