在液体薄膜中对光子晶体的性能进行研究

近年来兴起的拓扑光子学，利用多自由度耦合的多维关联调控新机制，为实现片上集成光子器件中的高效光信息传输，提供了新方法。

预计光子晶体将成为21世纪的奇迹之一。光子晶体是指具有光子带隙（PhotonicBand-Gap，简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG光子晶体结构。

继光子晶体在1987年由S.John和E.Yablonovitch分别独立提出后，20世纪对电子能带结构的新认识决定固体何时进行传导，绝缘的物理学改变了世界。

控制光子晶体的制造很困难，每个微小的结构都必须制造并精确复制和放置。一旦制成，光子晶体就不会改变，这样就不灵活。同样光子能量不能像电子能量一样有效地改变。如果光子晶体是计算的未来，我们将必须学习如何允许对其进行即时修改的方式进行制造。

波纹化的液膜作为超表面

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Shimon Rubin和Yeshaiahu Fainman 在一份新的Advanced Photonics论文中，展示了如何从液体中制造出一种灵活而耐用的光子晶体。通过一系列计算，基于液体薄膜中非常局部的加热来预测光子晶体的形成和性能。

通常不认为液体是光子晶体的理想选择，因为液体没有固定的结构。光子晶体的光学特性取决于能够反射数百万个精确放置的光。由于液体会起伏流动，因此结构会被快速冲走。

但是Rubin和Fainman指出，在液体薄膜与固体或气体之间的界面处，液体的表面张力和局部温度之间的相互作用会产生小的结构，尚不清楚这些结构是否足够重要以充当超表面（一种光子晶体）并改变光的传播。

研究人员研究了液膜的几种排列方式，可以很容易地使光在液体中被引导。为了获得结构，考虑了光吸收加热液体，通过使用在胶片内部以不同角度彼此交叉的光波，可以创建亮块和暗块的图案，该图案称为驻波图案。液体仅从亮块吸收能量，因此，液体将仅在非常特定的位置加热。

柔性油

研究人员利用液体的光学和热学性质，结合流体动力学方程式和光传播来计算流体吸收的热量，以及这将如何引起其局部变形。研究人员表明，可以通过在两个和四个光波之间交叉来获得液膜中丘陵和山谷的周期性排列。两束光波形成丘陵和山谷的线条，三束光波形成丘陵和山谷的六边形排列，而四束光束形成棋盘排列。然后从这些空间排列中计算出光学性质。

为了证明他们提出的液膜表面的有用性，研究人员计算了激光的阈值。如果将诸如染料之类的增益介质添加到流体中，如上所述的液体的周期性变形会导致形成能够支持激光模式的谐振器，修改光子液晶的对称性然后使得能够控制激光模式的频率和发射方向。

液体光子晶体似乎具有一些非常好的特性。由于使用光在液体中创建图案，因此图案自然形成且没有错误。并且，可以通过改变光波之间的角度或用于创建图案的光的波长来即时改变图案。

各国学者在进行各种方面的研究，中山大学研究团队面向微纳硅基平板体系，系统分析了双层光子晶体平板的叠层拓扑光学行为。提出了两种新型的光学拓扑相——叠层偏振相和叠层混合相，可以分别通过打破结构镜像对称性和空间反演对称性来获得。

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