什么是光子晶体？

在1986年雅伯罗诺维奇（Yablonvitch）和约翰（S.John）在研究固体自发辐射的抑制和光子局域化时同时提出了光子带隙假说。1991年，Yablonvitch利用数控机床在平板介质上钻孔的方法得到了一种结构，并证实了光子带隙（photonic band gap,简称PBG）的存在。具有这种带隙性质的材料被称为光带隙材料（photonic bandgap materials），又称为光子晶体（photonic crystals）。

光子晶体的基本思想就是设计一种材料，能够像半导体影响电子性质一样影响光子性质，光波的折射周期变化的介质结构中的传播与电子波在周期类似。具体表现为：一定频率的光波，在光子晶体的特定方向上被散射，不能透过，形成光子能带禁带。如果这些能带禁带在所有方向上的带宽都大到可以相互重叠，则这种光子晶体就是一种具有完隙的光子晶体，若不能相互交叠，则为具有不完全带隙的光子晶体。

通常对光子的控制主要利用反射机理，即光在两种不同介质中传播时，在介质交界面上就会产生全反射。这就是要求界面必须光滑，因而严重阻碍了光学器件的微型化。但光子晶体却提供了一个完全不同的控制光子运动的机理，去不同之处在于利用了光子带隙效应。由于在带隙中不存在光子态，因此自发辐射被禁止。光子晶体提供了一种控制电磁波传播的全新手段，并可以利用其制造高效的光反射结构。

研究光子晶体的构成及其与光子的相互作用在物理学和材料科学上都具有重要意义。通过研究光子晶体的形成条件和光波在光子晶体中传播行为，不仅能对光波与物质的相互作用的基本知识加深了解，而且能够探寻一类新型光子功能材料。这类材料将为研制一种新型功能器件——光子器件奠定基础。这一材料的研究将成为一种新型器件——光子器件的物理基础。光子晶体被认为是未来的光半导体,对光通讯、微波通讯、光电子集成以及国防科技等领域将产生重大影响。