光子晶體是八十年代末提出的新概念和新材料，迄今取得異常迅猛的發(fā)展，是一門(mén)正在蓬勃發(fā)展的有前途的新學(xué)科。光子晶體不僅具有理論價(jià)值，更具有非常廣闊的應(yīng)用前景，這個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。本文回顧光子晶體的發(fā)展歷史，介紹光子晶體的特性、制作方法、理論研究以及應(yīng)用前景。

　　我們所處的時(shí)代從某種意義上來(lái)說(shuō)是半導(dǎo)體時(shí)代。半導(dǎo)體的出現(xiàn)帶來(lái)了從日常生活到高科技革命性的影響。大規(guī)模集成電路、計(jì)算機(jī)、信息高速公路等等這些甚至連小學(xué)生都耳熟能詳?shù)臇|西是由半導(dǎo)體帶來(lái)的。幾乎所有的半導(dǎo)體器件都是圍繞如何利用和控制電子的運(yùn)動(dòng)，電子在其中起到?jīng)Q定作用。半導(dǎo)體器件到如今可以說(shuō)到了登峰造極的地步。集成的極限在可以看到的將來(lái)出現(xiàn)。這是由電子的特性所決定的。而光子有著電子所沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)：速度快，沒(méi)有相互作用。因此，下一代器件扮演主角的將是光子。

　　光子晶體是1987年才提出的新概念和新材料 [1,2]。這種材料有一個(gè)顯著的特點(diǎn)是它可以如人所愿地控制光子的運(yùn)動(dòng) [3-5]。由于其獨(dú)特的特性，光子晶體可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能光學(xué)器件，在光通訊上也有重要的用途，如用光子晶體器件來(lái)替代傳統(tǒng)的電子器件，信息通訊的速度快得無(wú)法想象。

　　光子晶體簡(jiǎn)介
　　眾所周知，電子在周期勢(shì)場(chǎng)中傳播時(shí)，由于電子波會(huì)受到周期勢(shì)場(chǎng)的布拉格散射，會(huì)形成能帶結(jié)構(gòu)，帶與帶之間可能存在帶隙。電子波的能量如果落在帶隙中，傳播是禁止的。其實(shí)，不管任何波，只要受到周期性調(diào)制，都有能帶結(jié)構(gòu)，也都有可能出現(xiàn)帶隙。能量落在帶隙中的波是不能傳播的。電磁波或者光波也不會(huì)例外。不過(guò)人們真正清楚其物理含義已經(jīng)是八十年代末了。

　　1987年Yabnolovitch [1]在討論如何抑制自發(fā)輻射時(shí)提出了光子晶體這一新概念。幾乎同時(shí)，John [2]在討論光子局域時(shí)也獨(dú)立提出。如果將不同介電常數(shù)的介電材料構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)，電磁波在其中傳播時(shí)由于布拉格散射，電磁波會(huì)受到調(diào)制而形成能帶結(jié)構(gòu)，這種能帶結(jié)構(gòu)叫做光子能帶 (photonic band)。光子能帶之間可能出現(xiàn)帶隙，即光子帶隙 (photonic bandgap, 簡(jiǎn)稱PBG)。具有光子帶隙的周期性介電結(jié)構(gòu)就是光子晶體 (photonic crystals)，或叫做光子帶隙材料 (photonic bandgap materials)，也有人把它叫做電磁晶體 (electromagnetic crystals)。給出光子晶體的結(jié)構(gòu)及光子能帶結(jié)構(gòu)。

　　固體物理中的許多概念都可用在光子晶體上，如倒格子、布里淵區(qū)、色散關(guān)系、Bloch函數(shù)、Van Hove奇點(diǎn)等。由于周期性，對(duì)光子也可以定義有效質(zhì)量。不過(guò)需要指出的是光子晶體與常規(guī)的晶體（從某種意義上來(lái)說(shuō)可以叫做電子晶體）有相同的地方，也有本質(zhì)的不同，如光子服從的是Maxwell方程，電子服從的是薛定諤方程；光子波是矢量波，而電子波是標(biāo)量波；電子是自旋為1/2的費(fèi)米子，光子是自旋為1的玻色子；電子之間有很強(qiáng)的相互作用，而光子之間沒(méi)有。

　　光子晶體的基本特征是具有光子帶隙，頻率落在帶隙中的電磁波是禁止傳播的，因?yàn)閹吨袥](méi)有任何態(tài)存在。光子帶隙的存在帶來(lái)許多新物理和新應(yīng)用 [3-5]。
　　自發(fā)輻射是愛(ài)因斯坦在1905年提出的，對(duì)許多物理過(guò)程和實(shí)際應(yīng)用有重要的影響，如自發(fā)輻射是半導(dǎo)體激光器的閾電流的主要原因，只有超過(guò)閾電流才能發(fā)出激光。八十年代以前，人們一直認(rèn)為自發(fā)輻射是一個(gè)隨機(jī)的自然現(xiàn)象，是不能控制的。Purcell在1946年提出自發(fā)輻射可以人為改變 [6]，但沒(méi)有受到任何重視。直到光子晶體的出現(xiàn)才改變了這種觀點(diǎn) [1]。自發(fā)輻射幾率由費(fèi)米黃金定則給出

　　其中，V稱為零點(diǎn)Rabi矩陣元，是光場(chǎng)的態(tài)密度。如果電磁波的態(tài)密度為零，則自發(fā)輻射的幾率為零，即沒(méi)有自發(fā)輻射。光子帶隙中的態(tài)密度為零，因此，頻率落在光子帶隙中的電磁波的自發(fā)輻射被完全抑制。如果引入缺陷，在光子帶隙中可能出現(xiàn)態(tài)密度很高的缺陷態(tài)，因此可以增強(qiáng)自發(fā)輻射。有文獻(xiàn)稱將自發(fā)輻射可以控制的這種現(xiàn)象叫Purcell效應(yīng)。

　　如果引入缺陷或無(wú)序，對(duì)電子來(lái)說(shuō)將有電子局域態(tài)或安德森局域。如果在光子晶體中引入介電缺陷或介電無(wú)序，光子也一樣，也會(huì)出現(xiàn)局域現(xiàn)象 [2,7-9]。在光子晶體中實(shí)現(xiàn)光子局域比在電子體系里更理想，因?yàn)檫@里沒(méi)有電子體系里存在的多體相互作用。1991年實(shí)驗(yàn)上觀察到二維光子晶體中的光子局域 [10]。近，在半導(dǎo)體粉末中直接得到光子局域的證據(jù) [11]。
　　我們知道即使在真空中也存在零點(diǎn)漲落，但在光子帶隙中卻沒(méi)有。這將帶來(lái)這樣一種結(jié)果：將原子或分子放入光子晶體中，如果從激發(fā)態(tài)到基態(tài)輻射的光子頻率正好落在光子帶隙里，受激的原子或分子將被“鎖”在激發(fā)態(tài)，不能激發(fā)到基態(tài)。因?yàn)榇藭r(shí)沒(méi)有任何光子態(tài)與之耦合而輻射。這將帶來(lái)新的物理現(xiàn)象 [12-15]，如原子將和自身輻射的局域光場(chǎng)發(fā)身強(qiáng)烈的耦合，出現(xiàn)奇異的Lamb位移 [12]。

　　光子晶體的制作
　　自然界有光子晶體的例子，如蛋白石和蝴蝶翅膀等。電子顯微鏡揭示它們由一些周期性微結(jié)構(gòu)組成，由于在不同的方向不同頻率的光被散射和透射不一樣，呈現(xiàn)出美麗的色彩，但它們沒(méi)有三維的光子帶隙。光子帶隙的出現(xiàn)與光子晶體結(jié)構(gòu)、介質(zhì)的連通性、介電常數(shù)反差和填充比有關(guān)，條件是比較苛刻的。一般說(shuō)，介電常數(shù)反差越大（一般要求大于2），得到光子帶隙可能性越大。制作具有完全光子帶隙的光子晶體無(wú)疑是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
　　初提出的結(jié)構(gòu)是面心立方結(jié)構(gòu) [1,2]。從實(shí)空間看即用何種介電材料來(lái)填充Wigner-Seitz原胞。選用怎樣的面心立方結(jié)構(gòu)和填充比才有光子帶隙，這并非一件易事。Bellcore的研究人員用了兩年多的時(shí)間嘗試了各種各樣的面心立方結(jié)構(gòu)，才發(fā)現(xiàn)一種面心立方結(jié)構(gòu)有光子帶隙 [16]。這是一種背景為介電材料，相互重疊的空氣孔在其中排列成面心立方結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。空氣孔占86%的體積。這種制作方法類似炒菜，用介電材料構(gòu)成周期結(jié)構(gòu)，然后測(cè)量電磁波的透射率，看是否存在光子帶隙。這種方式非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也不太成功。

　　受實(shí)驗(yàn)的鼓舞，理論工作者開(kāi)始關(guān)心光子能帶計(jì)算。初采用的是標(biāo)量波的方法，即認(rèn)為兩種偏振可以分開(kāi)處理 [17,18]。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較大差異，人們馬上意識(shí)到這種差異來(lái)源于忽略了電磁波是矢量波，因此在光子能帶的計(jì)算中必須考慮光波的矢量性。不久便出現(xiàn)了考慮矢量性的光子能帶計(jì)算 [19-21]。 當(dāng)重新計(jì)算填充率為86%的重疊空氣孔面心立方結(jié)構(gòu)時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有完全的光子帶隙 [19-21]。這是由于面心立方結(jié)構(gòu)的光子晶體由于對(duì)稱性，在高對(duì)稱點(diǎn)處出現(xiàn)能帶簡(jiǎn)并。從態(tài)密度上看實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到的帶隙只是一個(gè)贗帶隙。
　　與電子能帶計(jì)算不同，光子之間沒(méi)有相互作用，解Maxwell方程得到的光子能帶幾乎是完全準(zhǔn)確的。因此，可以先從理論上判斷是否存在光子帶隙，然后再實(shí)驗(yàn)制作，消除了許多盲目性。Ames的研究人員次從理論上證實(shí)了具有金剛石結(jié)構(gòu)的光子晶體有很大的光子帶隙 [21]。于是人們開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)上尋找具有金剛石結(jié)構(gòu)的光子晶體。Yablonovitch等很快制作出個(gè)具有全方位光子帶隙的結(jié)構(gòu)。這種光子晶體的制作過(guò)程如下：在一片介電材料上鍍上具有三角空洞陣列的掩膜，在每一空洞處向下鉆三個(gè)孔，鉆孔相互之間呈120度，與介電片的垂線呈35.26度。這樣的結(jié)構(gòu)具有金剛石結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，光子帶隙從10GHz到13 GHz，位于微波區(qū)域。在微波區(qū)域這種結(jié)構(gòu)可以用微機(jī)械鉆孔的方法得到。在光學(xué)波段可以用離子刻蝕的辦法，不過(guò)非常困難。

　　為尋找一種制作簡(jiǎn)易，同時(shí)組成單元維度低的結(jié)構(gòu)，Ames的研究人員提出了一種層狀結(jié)構(gòu)的光子晶體，組成元是一維介電棒，。每層中，一維介電棒平行排列，相互之間的距離為 a；第二層的介電棒與層棒夾角為90度；第三層與層一樣排列，但位移a/2；第四層與第二層也一樣，但位移a/2；第五層與層重復(fù)。這樣的結(jié)構(gòu)具有面心四方對(duì)稱性。特別當(dāng)才c/a=√2時(shí)，就是金剛石結(jié)構(gòu)。其實(shí)，相臨兩層的夾角可以在60到90度之間變化，都有全方位光子帶隙。這種結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)上次由氧化鋁棒堆積而成 [24]，光子帶隙在微波波段（12-14 GHz）。給出理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的光子能帶的比較。可以看出，理論和實(shí)驗(yàn)符合得非常好。這和電子能帶的情況很不一樣。由于電子之間的多體相互作用，在電子能帶的計(jì)算中要作很多近似，得到的電子能帶也是近似的，如電子帶隙的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相差很大。

　　人們還提出了其它的層狀結(jié)構(gòu)來(lái)制作三維光子晶體 [25-27]。MIT小組提出的結(jié)構(gòu)可以利用成熟的半導(dǎo)體技術(shù)來(lái)得到光學(xué)范圍的光子晶體 [26]。制作過(guò)程如圖5所示。步先將一層厚度為d的Si用MBE或CVD淀積在襯底上，然后刻蝕出相互之間距離為a的平行槽，在槽中填充SiO2，如 (a)所示。第二步再生長(zhǎng)一層厚度為h的Si，如 (b)。第三步在下層Si的正上方刻蝕出深度為d寬度為w的槽，然后再在槽中填充SiO2，如 (c)。第四步與步相同，如 (d)。如此重復(fù)完成后，再在表面往下刻蝕出柱狀空氣孔陣列，如 (e)。空氣孔的截面可以是圓形，也可以是橢圓形。清除SiO2得到如圖6所示的Si骨架結(jié)構(gòu)，其計(jì)算的光子能帶結(jié)構(gòu)也在圖6中給出。

　　從布拉格條件可知，光子帶隙處的光波波長(zhǎng)與光子晶體的晶格常數(shù)相當(dāng)，因此，要得到光子帶隙在紅外或可見(jiàn)光的光子晶體，晶格常數(shù)應(yīng)當(dāng)在微米或亞微米。這對(duì)光子晶體制作來(lái)說(shuō)無(wú)疑是極大的挑戰(zhàn)。在微波區(qū)域，可以用機(jī)械加工的辦法。人們的目標(biāo)之一是在紅外或可見(jiàn)光范圍抑制自發(fā)輻射，還有一個(gè)目標(biāo)是制作波長(zhǎng)在 1.5微米的光子晶體，因?yàn)檫@是光電子工業(yè)和通訊所用的波長(zhǎng)。要制作如此小的晶格常數(shù)的光子晶體能利用的成熟方法是半導(dǎo)體工藝的方法，如光刻蝕、電子束刻蝕、離子束刻蝕等。近，Sandia實(shí)驗(yàn)室采用淀積/刻蝕半導(dǎo)體工藝，按照Ames 實(shí)驗(yàn)室提出的如圖3的結(jié)構(gòu)，在Si襯底上成功制作出在紅外波段的多晶Si棒組成的光子晶體 [28]。從掃描電子顯微鏡的圖象看出，這種結(jié)構(gòu)具有很高的質(zhì)量，在平面方向周期結(jié)構(gòu)超過(guò)1 cm×??cm，但襯底上方僅有5層。這套制作方法對(duì)工藝的要求非常高。在1999年初的會(huì)議上Sandia和Ames實(shí)驗(yàn)室都宣稱制作出光學(xué)波段的光子晶體 [29]。

　　以上介紹的是用機(jī)械加工或用精細(xì)加工制作的方法。制作光學(xué)波段的光子晶體另外常用的技術(shù)是膠體顆粒的自組織生長(zhǎng) [30-38]。顆粒的大小一般為微米或亞微米，懸浮在液體中。由于顆粒帶電，而整個(gè)體系呈電中性，這些懸浮顆粒之間有短程的排斥相互作用以及長(zhǎng)程的Van der Waals 吸引力 [31]。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，懸浮的膠體顆粒會(huì)從無(wú)序的結(jié)構(gòu)相變成有序的面心立方結(jié)構(gòu)而形成膠體晶體。這種方法非常簡(jiǎn)便，而且很經(jīng)濟(jì)。一般采用的膠體顆粒是聚合物或氧化硅等，因?yàn)槠渌牧弦玫酱笮【鶆虻念w粒很困難。早期采用的是聚合物的膠體顆粒，折射率都比較小。自然的蛋白石或人工的蛋白石是由氧化硅膠體顆粒組成的，顆粒的大小可以做得很均勻，大小一般為幾百納米，氧化硅顆粒的折射率也比較小，為1.45，圖7給出人工或自然的蛋白石的掃描電子顯微鏡的圖片。遺憾的是理論計(jì)算表明由這些材料構(gòu)成的面心立方結(jié)構(gòu)的膠體晶體沒(méi)有光子帶隙。人們?cè)谶@方面嘗試了很久，似乎進(jìn)展甚微。

　　近膠體溶液自組織生長(zhǎng)的進(jìn)展有可能改變這種情況。研究人員注意到膠體晶體的空隙可以填充各種無(wú)機(jī)或有機(jī)物，如果能將膠體顆粒去處而不影響晶體結(jié)構(gòu)，就能得到空氣孔結(jié)構(gòu)的光子晶體 [39-41]。理論發(fā)現(xiàn) [42]，如果背景是高介電常數(shù)的材料的面心立方結(jié)構(gòu)，在第八和第九個(gè)光子能帶之間有光子帶隙，雖然第二和第三帶之間仍然是贗帶隙（見(jiàn)圖8）。實(shí)驗(yàn)上成功用TiO2（折射率~2.6）制成了空氣球的結(jié)構(gòu) [40]。這種反蛋白石（inverse opal）結(jié)構(gòu)的空氣孔中可以填充其它高介電材料，如半導(dǎo)體或金屬量子點(diǎn)，也可以填充如C60之類的富勒稀材料。

　　二維光子晶體也有許多用途，制作比三維的要相對(duì)容易。在微波或厘米波波段，可以用介質(zhì)棒來(lái)構(gòu)成或用機(jī)械鉆孔的辦法；在紅外和光學(xué)波段用刻蝕等方法。早制作的二維光子晶體是用機(jī)械或用介質(zhì)棒 [43-45]。目前，二維光子晶體的帶隙達(dá)到紅外和光學(xué)波段 [46-50]。圖9給出用刻蝕的方法在Si襯底上制作的二維光子晶體。

　　4．光子晶體的應(yīng)用
　　光子晶體具有重要的應(yīng)用背景。由于其特性，可以制作全新原理或以前所不能制作的高性能器件。
　　高性能反射鏡。頻率落在光子帶隙中的光子或電磁波不能在光子晶體中傳播，因此選擇沒(méi)有吸收的介電材料制成的光子晶體可以反射從任何方向的入射光，反射率幾乎為100%。這與傳統(tǒng)的金屬反射鏡完全不同。傳統(tǒng)的金屬反射鏡在很大的頻率范圍內(nèi)可以反射光，但在紅外和光學(xué)波段有較大的吸收。這種光子晶體反射鏡有許多實(shí)際用途，如制作新型的平面天線 [51]。普通的平面天線由于襯底的透射等原因，發(fā)射向空間的能量有很多損失；如果用光子晶體做襯底，由于電磁波不能在襯底中傳播，能量幾乎全部發(fā)射向空間。這是一種性能非常高的天線，美國(guó)軍方對(duì)此表現(xiàn)出極大的興趣。以前人們一直認(rèn)為一維光子晶體不能作為全方位反射鏡，因?yàn)殡S著入射光偏離正入射，總有光會(huì)透射出來(lái)。但近MIT研究人員的理論和實(shí)驗(yàn)表明，選擇適當(dāng)?shù)慕殡姴牧希词故且痪S光子晶體也可以作為全方位反射鏡 [52]，引起了很大的轟動(dòng)。
　　光子晶體波導(dǎo)。傳統(tǒng)的介電波導(dǎo)可以支持直線傳播的光，但在拐角處會(huì)損失能量。理論計(jì)算表明，光子晶體波導(dǎo)可以改變這種情況 [3,53,54]。光子晶體波導(dǎo)不僅對(duì)直線路徑 [3]而且對(duì)轉(zhuǎn)角 [53,54]都有很高的效率，如圖10所示。近的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了理論預(yù)言 [55]。

　　光子晶體微腔 [56-59]。在光子晶體中引入缺陷可能在光子帶隙中出現(xiàn)缺陷態(tài)，這種缺陷態(tài)具有很大的態(tài)密度和品質(zhì)因子。這種由光子晶體制成的微腔比傳統(tǒng)微腔要優(yōu)異的多。近MIT 研究人員制成了位于紅外波段的微腔，具有很高的品質(zhì)因子 [59]。
　　光子晶體光纖。在傳統(tǒng)的光纖中，光在中心的氧化硅核傳播。通常，為了提高其折射系數(shù)采取摻雜的辦法以增加傳輸效率。但不同的摻雜物只能對(duì)一種頻率的光有效。英國(guó)Bath大學(xué)的研究人員用二維光子晶體成功制成新型光纖 [60]：由幾百個(gè)傳統(tǒng)的氧化硅棒和氧化硅毛細(xì)管依次綁在一起組成六角陣列，然后在2000度下燒結(jié)而形成。直徑約40微米。蜂窩結(jié)構(gòu)的亞微米空氣孔就形成了。為了導(dǎo)光，在光纖中人為引入額外空氣孔，這種額外的空氣孔就是導(dǎo)光通道，如圖12所示。與傳統(tǒng)的光纖完全不同，在這里傳播光是在空氣孔中而非氧化硅中，可導(dǎo)波的范圍很大。

　　光子晶體超棱鏡 [61,62]。常規(guī)的棱鏡的對(duì)波長(zhǎng)相近的光幾乎不能分開(kāi)。但用光子晶體做成的超棱鏡的分開(kāi)能力比常規(guī)的要強(qiáng)100到1000倍，體積只有常規(guī)的百分之一大小。如對(duì)波長(zhǎng)為1.0微米和0.9微米的兩束光，常規(guī)的棱鏡幾乎不能將它們分開(kāi)，但采用光子晶體超棱鏡后可以將它們分開(kāi)到60度 [62]。這對(duì)光通訊中的信息處理有重要的意義。
　　光子晶體偏振器。常規(guī)的偏振器只對(duì)很小的頻率范圍或某一入射角度范圍有效，體積也比較大，不容易實(shí)現(xiàn)光學(xué)集成。近，我們發(fā)現(xiàn)可以用二維光子晶體來(lái)制作偏振器 [63]。這種光子晶體偏振器有傳統(tǒng)的偏振器所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)：可以在很大的頻率范圍工作，體積很小，很容易在Si片上集成或直接在Si基上制成。
　　光子晶體還有其它許多應(yīng)用背景，如無(wú)閾值激光器、光開(kāi)關(guān)、光放大、濾波器等新型器件 [3-5]。光子晶體帶來(lái)許多新的物理現(xiàn)象 [12-15,63-66]。隨著對(duì)這些新現(xiàn)象了解的深入和光子晶體制作技術(shù)的改進(jìn)，光子晶體更多的用途將會(huì)發(fā)現(xiàn)。

　　5．光子晶體的理論方法簡(jiǎn)介
　　光在光子晶體中傳播服從Maxwell方程組，經(jīng)過(guò)運(yùn)算可以得到運(yùn)動(dòng)方程
　　這個(gè)方程類似電子的薛定諤方程，是線性本征值問(wèn)題，其解完全由空間變化的介電常數(shù)決定。如果介電常數(shù)在空間周期性變化，則會(huì)形成光子能帶。
　　能帶計(jì)算常用的是平面波展開(kāi)的方法 [3-5,19-21]，即將介電常數(shù)和電場(chǎng)或磁場(chǎng)用平面波展開(kāi)，得到本征值方程。解本征方程即可得到光子能帶。光子晶體的能帶計(jì)算可以套用電子能帶的方法，如綴加平面波方法 [67]，緊束縛法 [68]等。在處理雜質(zhì)情況時(shí)，若采用平面波方法，則要用超原胞，需要很大數(shù)目的平面波。緊束縛法可以克服這個(gè)困難。Pendry等引入了傳輸矩陣法 [69]，不僅可以計(jì)算能帶，而且能得到傳輸率。這個(gè)方法對(duì)處理有雜質(zhì)的情況很有效。經(jīng)常用到的方法還有有限差分時(shí)域法 [70-72]，對(duì)計(jì)算能帶和處理雜質(zhì)問(wèn)題效果很好。對(duì)于某些特殊問(wèn)題，多重散射法效果也不錯(cuò) [73-75]。

　　6、展望
　　光子晶體是一門(mén)正在蓬勃發(fā)展的、很有前途的新學(xué)科，它吸引了包括經(jīng)典電磁學(xué)、固體能帶論、半導(dǎo)體器件物理、量子光學(xué)、納米結(jié)構(gòu)和材料科學(xué)等領(lǐng)域的科學(xué)家，論文數(shù)目呈指數(shù)增長(zhǎng)。光子晶體從八十年代末提出發(fā)展至今，取得很大的成就。如今，人們對(duì)波受到周期性調(diào)制的研究已超越光子晶體，聲波 [76-79]、等離子體波 [80-82]、磁子波 [83]等受到周期調(diào)制后出現(xiàn)帶隙和新現(xiàn)象。其它的波，如極化子、自旋波、水波等都值得研究，會(huì)出現(xiàn)新物理現(xiàn)象，有可能發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用。

　　去年底美國(guó)《科學(xué)》雜志在預(yù)計(jì)1999年的研究熱點(diǎn)時(shí)，將光子晶體列為所有學(xué)科中的六大熱點(diǎn)之一。由于光子晶體特殊的性質(zhì)，有新物理，更有應(yīng)用前景，國(guó)外目前越來(lái)越多的研究人員進(jìn)入這個(gè)研究領(lǐng)域。據(jù)作者所知，與光子晶體有關(guān)的國(guó)外已有近百個(gè)。國(guó)內(nèi)在這方面只有中科院物理所、南京大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)和復(fù)旦大學(xué)等單位一些零星的研究工作。特別是實(shí)驗(yàn)制作方面投入的力量太小。因此，希望國(guó)內(nèi)能重視光子晶體這個(gè)有前途的領(lǐng)域。