CN102230989A - 一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 - Google Patents
一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102230989A CN102230989A CN 201110166901 CN201110166901A CN102230989A CN 102230989 A CN102230989 A CN 102230989A CN 201110166901 CN201110166901 CN 201110166901 CN 201110166901 A CN201110166901 A CN 201110166901A CN 102230989 A CN102230989 A CN 102230989A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- photonic crystal
- fluid conduit
- conduit systems
- mixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法。将一种折射率连续可调的流体填充到光子晶体结构中，这样也就实现了光子晶体禁带位置的连续可调。
Description
技术领域
本发明涉及一种光子晶体，属于光电子技术领域。
背景技术
光子产业中存在着一种基础的材料——光子晶体，光子晶体的研究不仅仅是光通讯领域内的问题，同时它对其他相关产业也将产生巨大的影响。自从1987年Yablonowitch和John分别独立地提出了光子晶体和光子禁带的概念以来，光子晶体就成为国内外都受到极大重视的热点课题，在光学物理、凝聚态物理、电磁波、信息技术等领域引起了人们广泛的关注。在这短短二十年里，光子晶体在理论研究和实验研究方面都取得了显著的成果，并且在某些领域也有了一定的应用，比如光子晶体光集成回路、光子晶体光波导、光子晶体滤波器等。但这毕竟是一种全新的概念，对它的研究还不够深入和广泛，其很多特性还没有得到很好的应用，有必要开展进一步的研究，尤其是在可见光波段全向禁带的实现与展宽方面。而光子晶体三维全空间禁带的获得是光子晶体诸多应用得以实现的前提，因此，三维全空间禁带的实现及其制备技术更是受到人们的广泛关注，并一直是光子晶体领域理论、实验和应用研究所关注的热点。
目前，实现全空间禁带一直是人们所追求的，但是，有些时候在光子晶体的应用中可能并不需要具有全空间禁带的光子晶体，而是需要禁带位置可调节的光子晶体，也即所需的禁带宽度可能并不是很宽，但是其中心位置可能需要多个。针对该需求，中国专利CN1558266A提出了一种调节光子晶体禁带位置的方法，其方法是用向光子晶体结构中填充具有不同介电常数的液体，如水ε＝1.77，甘油ε＝2.25，液体将占据原来空气的位置，因此光子晶结构的构成发生改变，ε随空间变化的函数发生改变，因此其禁带位置也就发生了改变，需要调整到什么波段，只需填充相应ε值的液体，这种方法虽然能够提供禁带位置可调的光子晶体，但是，这种方法存在一定的缺陷，主要表现在以下两个方面：1、对于某个特定禁带位置来说，可能现实当中并不存在与其对应的液体，也即没有任何一种液体的折射率能够使得光子晶体的禁带位置处于那个特定的点上，或者即使有这种液体，但是这种液体由于具有腐蚀性或者光学特性不稳定等因素而不适于填充到光子晶体中；2、该方法只能提供间断点的禁带位置，但是在有些情况下我们可能需要禁带位置是连续变化的。
发明内容
本发明就是为解决上述问题而提出的，提供一种禁带位置连续可调的光子晶体及其制作方法，很好的解决现有技术中所存在的问题之一或全部。
本发明的思想是将一种折射率连续可调的流体填充到光子晶体结构中，这样也就实现了光子晶体禁带位置的连续可调。
根据本发明的一实施例，提供了一种连续调节光子晶体禁带位置的装置，其特征在于：流体混合器(4)的两个输入端分别连接第一流体导管和第二流体导管，这两根流体导管分别接入一种流体，这两种流体相溶并且折射率不同，所述的第一流体导管上设置有第一流量开关，第二流体导管上设置有第二流量开关，所述两个流量开关用于控制流体导管中流体的流量；所述流体混合器的输出端通过第三流体导管与流体缓冲器的输入端连接，所述流体缓冲器的输出端通过第四流体导管与容器的输入端连接，所述容器内置有光子晶体，通过第四流体导管进入所述容器内的流体可进入光子晶体内的空气所占据的位置，所述容器的输出端通过第五流体导管与回收处理装置连接，所述第五流体导管上设置有第三流量开关，所述第一，第二和第三流量开关都由控制器来进行流量控制。
根据本发明的另外一实施例，提供了一种连续调节光子晶体禁带位置的装置，其特征在于：流体混合器(4)的两个输入端分别连接第一流体导管和第二流体导管，这两根流体导管分别接入一种流体，这两种流体相溶并且折射率不同，所述的第一流体导管上设置有第一流量开关，第二流体导管上设置有第二流量开关，所述两个流量开关用于控制流体导管中流体的流量；所述流体混合器的输出端通过第三流体导管与流体缓冲器的输入端连接，所述流体缓冲器的输出端通过第四流体导管与光子晶体的输入端连接，通过第四流体导管进入光子晶体内的流体可占据光子晶体内空气所占据的位置，所述光子晶体的输出端通过第五流体导管与回收处理装置连接，所述第五流体导管上设置有第三流量开关，所述第一，第二和第三流量开关都由控制器来进行流量控制。
根据前述的两个实施例，其中所述的回收处理装置是蒸馏装置或膜分离装置。
根据前述的两个实施例，其中所述的两种流体全部为液体或者全部为气体。
根据前述的两个实施例，其中所述的两种流体分别为水和甘油。
根据本发明的一个实施例，提供了一种连续调节光子晶体禁带位置的方法，其特征在于；流体混合器输入端上的两根流体导管上的流量开关在控制器的作用下根据所需要的折射率控制流入流体混合器内的两种流体的量，从而得到混合流体，所述的两种流体相溶且折射率不同，然后混合流体经流体导管流入流体缓冲器内，然后混合流体再经流体导管进入容器，容器内置有光子晶体，进入容器内的混合流体可占据光子晶体内原先空气所占据的位置，如果需要改变光子晶体禁带的位置，则首先计算改变禁带位置所需的混合流体的折射率是多少，然后根据计算的折射率计算需要向光子晶体内添加两种流体中的哪一种，以及需要添加的量，然后根据此需要添加的量由所述控制器打开容器与回收处理装置之间的流量开关，从而先从容器内放出相应量的混合流体，放出相应量的混合流体之后由所述控制器打开所需那种流体的流体导管上的流体开关，向容器内放入所述需要添加的量。
根据本发明的另外一种实施例，提供了一种连续调节光子晶体禁带位置的方法，其特征在于：流体混合器输入端上的两根流体导管上的流量开关在控制器的作用下根据所需要的折射率控制流入流体混合器内的两种流体的量，从而得到混合流体，所述的两种流体相溶且折射率不同，然后混合流体经流体导管流入流体缓冲器内，然后混合流体再经流体导管进入光子晶体，进入光子晶体内的混合流体可占据光子晶体内原先空气所占据的位置，如果需要改变光子晶体禁带的位置，则首先计算改变禁带位置所需的混合流体的折射率是多少，然后根据计算的折射率计算需要向光子晶体内添加两种流体中的哪一种，以及需要添加的量，然后根据此需要添加的量由所述控制器打开光子晶体与回收处理装置之间的流量开关，从而先从光子晶体内放出相应量的混合流体，放出相应量的混合流体之后由所述控制器打开所需那种流体的流体导管上的流体开关，向光子晶体内放入所述需要添加的量。
根据前述的两个实施例，其中所述的回收处理装置是蒸馏装置或膜分离装置。
根据前述的两个实施例，其中所述的两种流体全部为液体或者全部为气体。
根据前述的两个实施例，其中所述的两种流体分别为水和甘油。
附图说明
附图1是本发明实现光子晶体的禁带位置连续可调的一实施例结构示意图；
附图2是本发明实现光子晶体的禁带位置连续可调的另外一实施例结构示意图；
在上述的两个附图中，(1)表示开关控制器，(2)表示流体导管，(3)表示流体导管上的开关，(4)表示流体混合器，(5)表示流体缓冲器，(6)表示容器，(7)表示光子晶体，(8)表示回收处理装置。
具体实施方式
第一实施例
流体混合器(4)的两个输入端分别连接一根流体导管(2)，这两根流体导管分别接入一种流体，这两种流体的折射率不同并且能够相溶，例如一根流体导管接入水，另外一根流体导管接入甘油，所述的两根流体导管上各设置有一个流量开关(3)，该流量开关用于控制流体导管中流体的流量。流体混合器的输出端通过流体导管与流体缓冲器(5)的输入端连接，流体缓冲器(5)的输出端通过流体导管与容器(6)的输入端连接，容器(6)内置有光子晶体(7)，通过流体导管进入容器(6)内的流体可进入光子晶体(7)内的空气所占据的位置，容器(6)的输出端通过导管与回收处理装置(8)连接，容器(6)与回收处理装置(8)之间的导管上设置有流量开关，并且，上述所有的流量开关都是由控制器(1)来进行流量控制。
通过上述的装置就可以实现光子晶体禁带位置的连续调节，详细的调节方法如下，流体混合器输入端上的两根流体导管上的流量开关在控制器的作用下根据所需要的折射率控制流入流体混合器内的两种流体的量，两种流体在流体混合器内得到充分的混合，然后经流体导管流入流体缓冲器内，实现流体流速的稳定与舒缓，然后再经流体导管流入容器(6)内，进入容器(6)内的混合流体进入光子晶体(7)内原先空气所占据的位置，这样就可以在光子晶体(7)内填充具有两种流体的折射率之间任意数值的折射率的流体，只需要通过控制器设置两种流体的流量即可，通过控制两种流体的比例实现对折射率的控制，如果折射率高的流体所占的比例大，混合流体的折射率就大，反之亦然，只要控制两种流体的比例关系即可实现任意折射率的需求。
如果需要改变光子晶体禁带的位置，则首先计算改变禁带位置所需的混合流体的折射率是多少，然后根据计算的折射率计算需要向容器(6)内添加两种流体中的哪一种，以及需要添加多少，然后根据此需要添加的量由控制器打开容器(6)与回收处理装置(8)之间导管上的流量开关，从而先从容器(6)内放出相应量的混合流体，放出相应的量之后将该流量开关关闭，然后控制所需那种流体的导管上的开关打开，向流体混合器内放入所述需要添加的量。
当需要改变禁带位置的时候只需要根据相应的计算结果，改变容器(6)内的两种流体的不同含量比即可。其中的流体缓冲器的设置可以提高调节的速度，因为流体缓冲器可以缩短混合流体稳定时间，而混合流体的稳定性对于光子晶体禁带的位置的影响是至关重要的。
对于回收处理装置(8)所接收的混合流体，可以使用恰当的方法将混合流体分离以进行再次使用，例如对于水和甘油的混合流体则可以使用蒸馏或膜分离的方法来实现，但是如果混合是两种气体，在气体无害的情况下，则可以直接将两种气体排出到大气中。
其中禁带位置的调节范围依据所混合的两种流体的折射率差而变化，如果需要的调节是大范围的粗调节，可使用两种折射率差比较大的液体，例如上面所提及的水和甘油，当然，选用其他两种相溶的液体也是可以的，如果需要的调节是小范围的精细调节，则可以使用两种折射率差比较小的气体，例如从大气的成分中选择两种折射率比较相近的气体即可，这种选择就比较随意，因为它们一般不会发生不相溶的情况。
第二实施例
附图2示出了本发明的第二个实施例，该实施例与第一实施例不同之处在于该实施例是将混合流体直接注入到光子晶体(7)内部，也即流体导管直接与光子晶体的输入端和输出端连接，而不是注入到置有光子晶体的容器内，其余的设置与第一实施例均是一致的，其调节方法与第一实施例也是一样的。
Claims (10)
1.一种连续调节光子晶体禁带位置的装置，其特征在于：流体混合器(4)的两个输入端分别连接第一流体导管和第二流体导管，这两根流体导管分别接入一种流体，这两种流体相溶并且折射率不同，所述的第一流体导管上设置有第一流量开关，第二流体导管上设置有第二流量开关，所述两个流量开关用于控制流体导管中流体的流量；所述流体混合器的输出端通过第三流体导管与流体缓冲器的输入端连接，所述流体缓冲器的输出端通过第四流体导管与容器的输入端连接，所述容器内置有光子晶体，通过第四流体导管进入所述容器内的流体可进入光子晶体内的空气所占据的位置，所述容器的输出端通过第五流体导管与回收处理装置连接，所述第五流体导管上设置有第三流量开关，所述第一，第二和第三流量开关都由控制器来进行流量控制。
2.一种连续调节光子晶体禁带位置的装置，其特征在于：流体混合器(4)的两个输入端分别连接第一流体导管和第二流体导管，这两根流体导管分别接入一种流体，这两种流体相溶并且折射率不同，所述的第一流体导管上设置有第一流量开关，第二流体导管上设置有第二流量开关，所述两个流量开关用于控制流体导管中流体的流量；所述流体混合器的输出端通过第三流体导管与流体缓冲器的输入端连接，所述流体缓冲器的输出端通过第四流体导管与光子晶体的输入端连接，通过第四流体导管进入光子晶体内的流体可占据光子晶体内空气所占据的位置，所述光子晶体的输出端通过第五流体导管与回收处理装置连接，所述第五流体导管上设置有第三流量开关，所述第一，第二和第三流量开关都由控制器来进行流量控制。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述的回收处理装置是蒸馏装置或膜分离装置。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述的两种流体全部为液体或者全部为气体。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述的两种流体分别为水和甘油。
6.一种连续调节光子晶体禁带位置的方法，其特征在于：流体混合器输入端上的两根流体导管上的流量开关在控制器的作用下根据所需要的折射率控制流入流体混合器内的两种流体的量，从而得到混合流体，所述的两种流体相溶且折射率不同，然后混合流体经流体导管流入流体缓冲器内，然后混合流体再经流体导管进入容器，容器内置有光子晶体，进入容器内的混合流体可占据光子晶体内原先空气所占据的位置，如果需要改变光子晶体禁带的位置，则首先计算改变禁带位置所需的混合流体的折射率是多少，然后根据计算的折射率计算需要向光子晶体内添加两种流体中的哪一种，以及需要添加的量，然后根据此需要添加的量由所述控制器打开容器与回收处理装置之间的流量开关，从而先从容器内放出相应量的混合流体，放出相应量的混合流体之后由所述控制器打开所需那种流体的流体导管上的流量开关，向容器内放入所述需要添加的量。
7.一种连续调节光子晶体禁带位置的方法，其特征在于：流体混合器输入端上的两根流体导管上的流量开关在控制器的作用下根据所需要的折射率控制流入流体混合器内的两种流体的量，从而得到混合流体，所述的两种流体相溶且折射率不同，然后混合流体经流体导管流入流体缓冲器内，然后混合流体再经流体导管进入光子晶体，进入光子晶体内的混合流体可占据光子晶体内原先空气所占据的位置，如果需要改变光子晶体禁带的位置，则首先计算改变禁带位置所需的混合流体的折射率是多少，然后根据计算的折射率计算需要向光子晶体内添加两种流体中的哪一种，以及需要添加的量，然后根据此需要添加的量由所述控制器打开光子晶体与回收处理装置之间的流量开关，从而先从光子晶体内放出相应量的混合流体，放出相应量的混合流体之后由所述控制器打开所需那种流体的流体导管上的流量开关，向光子晶体内放入所述需要添加的量。
8.根据权利要求6或7的方法，其中所述的回收处理装置是蒸馏装置或膜分离装置。
9.根据权利要求6或7的方法，其中所述的两种流体全部为液体或者全部为气体。
10.根据权利要求6或7的方法，其中所述的两种流体分别为水和甘油。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110166901 CN102230989A (zh) | 2011-06-12 | 2011-06-12 | 一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110166901 CN102230989A (zh) | 2011-06-12 | 2011-06-12 | 一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102230989A true CN102230989A (zh) | 2011-11-02 |
Family
ID=44843575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110166901 Pending CN102230989A (zh) | 2011-06-12 | 2011-06-12 | 一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102230989A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103616764A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用电压调节三维光子晶体光子带隙的方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1558266A (zh) * | 2004-02-03 | 2004-12-29 | 复旦大学 | 一种调节光子晶体禁带位置的方法 |
| US20060039001A1 (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-23 | Thomas Voigt | Method and apparatus for chemical imaging in a microfluidic circuit |
| CN101825745A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-09-08 | 北京邮电大学 | 利用微流体注入技术且波长可调的二维光子晶体解复用器 |
-
2011
- 2011-06-12 CN CN 201110166901 patent/CN102230989A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1558266A (zh) * | 2004-02-03 | 2004-12-29 | 复旦大学 | 一种调节光子晶体禁带位置的方法 |
| US20060039001A1 (en) * | 2004-08-18 | 2006-02-23 | Thomas Voigt | Method and apparatus for chemical imaging in a microfluidic circuit |
| CN101825745A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-09-08 | 北京邮电大学 | 利用微流体注入技术且波长可调的二维光子晶体解复用器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 《Colloids and Surface A:Physicochem. Eng. Aspects》 20060228 Jian Li等 Tunable photonic crystals by mixed liquids 213-217 1-10 第279卷, * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103616764A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用电压调节三维光子晶体光子带隙的方法 |
| CN103616764B (zh) * | 2013-11-26 | 2016-03-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种利用电压调节三维光子晶体光子带隙的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Anna et al. | Microscale tipstreaming in a microfluidic flow focusing device | |
| Lee et al. | Structural color palettes of core–shell photonic ink capsules containing cholesteric liquid crystals | |
| Li et al. | Colloidal cholesteric liquid crystal in spherical confinement | |
| CN100431679C (zh) | 微小液滴的生成方法及装置 | |
| Liu et al. | Hollow fiber modules with ceramic-supported PDMS composite membranes for pervaporation recovery of bio-butanol | |
| Babu et al. | Synthesis and characterization of sodium methyl ester sulfonate for chemically-enhanced oil recovery | |
| Tanaka | Formation of network and cellular structures by viscoelastic phase separation | |
| Yu et al. | Microfluidic droplet grating for reconfigurable optical diffraction | |
| Sohn et al. | Light-controlled skyrmions and torons as reconfigurable particles | |
| RU2017109919A (ru) | Композитные порошки из сульфонированного сложного полиэфира и серебряных наночастиц и способы их получения | |
| Yan et al. | Polymer stabilized cholesteric liquid crystal particles with high thermal stability | |
| Letteri et al. | Forming sticky droplets from slippery polymer zwitterions | |
| CN102230989A (zh) | 一种连续调节光子晶体禁带位置的装置及方法 | |
| Tchakalova et al. | Evaporation triggered self-assembly in aqueous fragrance–ethanol mixtures and its impact on fragrance performance | |
| Alam et al. | Liquid crystal-based emulsions: Progress and prospects | |
| Rudyak et al. | Orientational structures in nematic droplets with conical boundary conditions | |
| Ruiz-Angel et al. | Chromatographic efficiency in micellar liquid chromatography: should it be still a topic of concern? | |
| Sun et al. | Optical filters based on cholesteric, blue and sphere mesophases | |
| Pu et al. | Tunable photonic crystals based on MnFe2O4 magnetic fluids by magnetic fields | |
| Li et al. | Density, viscosity and intermolecular interaction of polyethylene glycol 300+ N, N-Dimethylformamide binary mixture | |
| Phakoukaki et al. | Flow patterns of ionic liquid based aqueous biphasic systems in small channels | |
| Yan et al. | Surface and interfacial properties of 1, 3-dialkyl glyceryl ether hydroxypropyl sulfonates as surfactants for enhanced oil recovery | |
| CN1325947C (zh) | 一种调节光子晶体禁带位置的方法 | |
| CN106348252B (zh) | 一种单分散的氧化物微球及其微流控制备方法 | |
| Li et al. | Colloidal photonic crystals with a graded lattice-constant distribution |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111102 |