CN1688590A - 具有调谐能力和开关能力的光子晶体和装置 - Google Patents

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Abstract

一种光子晶体，其光子特性可以进行可逆调节。该光子晶体包含具有多种结构态的相变材料，所述结构态随着部分结晶率变化。包含折射率、消光系数以及介电常数在内的光学常数会随着相变材料的部分结晶率而变化，由此提供了光子晶体特性的可调节能力。通过加入能量(以包含光能或电能在内的形式)，可以可逆地使相变材料的结构态发生变化。光子晶体可以包含在光子带隙内提供光子态的缺陷。通过控制包含在光子晶体中的相变材料的部分结晶率，可以调节这些状态的位置。进一步提供了包含光子晶体的电磁辐射谐振腔，所述光子晶体在光子带隙内具有光子态。可以将这些谐振腔用于电磁辐射的频率选择性滤波或路由，并且允许通过控制相变材料的结构态，实现谐振模式的频率和衰减率的可调节变化。这些谐振腔进一步耦合到波导从而提供可调节信道分出滤波器和窄带反射器。

Description

具有调谐能力和开关能力的光子晶体和装置
技术领域
本发明涉及光子晶体，并且可以可逆地调节和开关这些光子晶体的特性，本发明还涉及包含这样的晶体的用于控制电磁辐射的传播的装置。更具体地，本发明所涉及的光子晶体可以在两个或更多结构态之间转变，从而使得能够对电磁辐射的传播和调制进行可逆变化地控制。最具体地，本发明涉及光子晶体、电磁辐射谐振腔、频率选择滤波器以及性能可动态调谐的光调制器。
背景技术
在现代计算机和电子装置中，半导体所扮演的角色是比较难以理解的。半导体材料可以制成多种可能的基本器件，例如晶体管、二极管、LED、激光器、存储器、太阳能电池以及传感器，并且通过这些基本器件可以实现多种装置和技术。可以将信息产业所带来的多数重大的经济影响归功于半导体材料和加工的发展和进步，并且其中硅无疑是最重要的材料。随着研究人员和公司持续不断地发现用于新应用的新材料和新加工技术，这些进步一直持续到了今天。最新动态的例子包含由GaN和相关材料制成的蓝光激光器和发射器，以及包含例如深UV和x射线光刻技术的用于使器件和特征部件小型化的技术。
半导体所提供的器件性能是源于它们的独特电子学特性。半导体的一种重要特征是在价带电子态和导带电子态之间存在电子带隙。电子带隙代表了从价带边延伸到导带边的能量范围，其中在本征半导体中并不存在电子态。带隙的存在提供了这样一种能力，即可以基本上控制在半导体内的电子流动和通过半导体的电子流动。通过在半导体成分中加入掺杂剂，可以实现对导电性的进一步控制。掺杂物是缺陷的例子，缺陷破坏半导体晶格的规则周期性并且由此提供了将电子态和载流子引入电子带隙中的机制。其它的缺陷包含杂质和结构不规则，例如空位和间隙原子。与缺陷相关的电子态提供了与半导体典型相关的n和p型导电性。缺陷的特性(如掺杂剂或间隙原子的化学特性、结构不规则性的特定形式等等)确定了缺陷电子态相对于价带边或导带边的能量。缺陷的浓度确定了带隙中缺陷电子态的数量以及可以占据这些状态的电子的数量。因为缺陷可以分别提供在能量上接近于导带边和价带边的被占据和未被占据的电子态，因此它们为控制半导体材料的导电性和流过半导体材料的电流提供了非常大的灵活性。这种灵活性是半导体提供的对电子流动的控制的巨大自由度的核心，而这种对电子流动的控制几乎导致了计算机和其它电子装置具有的所有重要效应。实际上，通过控制电子带隙、电子态和载荷子的数量密度、电子态的能量、掺杂策略、缺陷以及化学成分，半导体提供了准确地控制和导引电流的能力。
近来，已经将注意力集中到开发可以按照半导体控制电子的传播的方式控制光的传播的材料。在过去的十年中，已经在这一目标的实现上取得了显著的进展，并且出现了光子晶体这个新领域。光子晶体起到了“用于光的半导体”的作用，之所以这么说是因为光子晶体具有规定了不能在晶体中传播的电磁频率的范围的光子带隙。从最基本的角度来看，半导体控制电子传播的能力源于组成半导体的原子的周期性晶格设置。原子的准确设置和间隔最终决定了半导体的能带结构和电子态。周期性也是光子晶体中一个关键的概念。但是，替代原子，光子晶体的周期性结构单元是宏观电介质。光子晶体的例子可以是这样一种材料，该种材料包含一个平的介电板，该介电板包含沿着该板的薄尺寸方向设置的小孔的周期性设置。这样一种材料可以被视为一种其中包含空气的棒的周期性设置，并且对应于其中空气是宏观电介质的光子晶体。
棒的周期性图案的准确细节以及周期性宏观电介质与它的周围物质之间的折射率差会影响晶体的特性。在前面的例子中，平的介电板具有高的折射率，而空气孔具有低的折射率。光子晶体的折射率差对光子传播所起的作用就类似于半导体中原子的电子势能对电子运动所起的作用。例如棒的宏观电介质的周期性晶格设置提供了许多类似于与半导体中原子的晶格周期性相关的电子特性的光子特性。在这些类似特性中最重要的是光子带隙。能量在光子带隙内并且沿由光子带隙规定的方向传播的光将会受到阻挡，并且不能在光子晶体中传播。当能量和传播方向在光子带隙内的外来光入射到光子晶体上时，这些光不能通过该晶体传播。相反，这些光完全被反射。另一方面，能量和传播方向在光子带隙之外的光可以自由通过该晶体(当然，会经历普通的吸收和反射过程)。
可以通过多种宏观电介质形成光子晶体，只要可以实现这些宏观电介质与它周围的介质之间的适当折射率差。例如，上述例子中的孔或棒的构成并不限于空气。可以将其它与周围的平的介电板之间存在足够大折射率差的材料用于形成棒。例如，可以在平的介电板中钻出空气孔的周期性晶格，并且随后填充另一种材料以形成一种光子晶体。棒材料的折射率既可以比板材料的折射率高，也可以比它低。另外例如，位于空气中的包含例如硅的宏观电介质的棒的周期性阵列代表了一种光子晶体，其中将空气作为周围介质。
重要的材料设计考虑因素包含在一定体积的周围材料内的宏观电介质的尺寸、间隔以及设置，另外还包含该电介质和周围材料的折射率。宏观电介质的周期性可以在一维、二维或者三维上延伸。这些考虑因素会影响光子带隙的幅度、位于该光子带隙内的光或其它电磁能量(如红外、微波等等)的频率范围，以及会影响光子带隙是全部的(在这种情况下，无论入射光的传播方向如何，都会出现光子带隙效应)还是部分的(在这种情况下，对于某些而不是全部传播方向，会出现光子带隙效应)。其它的实际考虑因素也是重要的，例如制造棒的周期性阵列的可制造性、费用以及制造能力等等。
还可以在光子晶体中实现类似于半导体中的掺杂或缺陷的效应。半导体中的掺杂剂或缺陷所导致的一种固有结果是组成半导体的原子晶格的周期性受到破坏或干扰。与掺杂物或缺陷相关的电子态是半导体晶格的周期性受到局部干扰所导致的一种直接的后果。按照类似于将掺杂剂和缺陷引入半导体的方法，可以类似地对光子晶体实施扰动。光子晶体的周期性是位于周围介质(例如介电板)中的宏观电介质的规则和有序设置(例如棒)的结果。可以将破坏宏观电介质的设置的效应用于破坏周期性从而在光子带隙内生成光子态。例如，用于扰动位于周围介电板中的棒阵列的可能的方式包含改变一个或多个棒的尺寸、位置、光学常数、化学成分，或者通过两种或多种材料形成棒。在光子带隙中创造光子态的能力为对入射光的频率和方向进行控制提供了进一步的灵活性，其中入射光受到光子晶体的反射、改变方向、局域化或其它形式的影响。
人们普遍的看法是光子晶体将会是下一代信息、光学和通信系统的基础。许多人相信，光子晶体所提供的对光传播进行控制的潜在能力会超过半导体控制电子传播的能力，并且随着基于光子晶体的新技术和工业的出现，会出现同样较大的经济利益，其中这些新技术和工业可以按照更复杂的方式选择性地阻碍、导引或局域化光传播。受到光子晶体影响的科技领域在范围和种类上都在继续增长。可设想到的应用包含发出具有非常窄的波长范围或纳米尺寸的波长范围的光的LED和激光器、方向选择反射器、窄波长光学滤波器、用于引导光的微腔、彩色颜料、高容量光纤、结合光子和半导体从而产生新功能的集成光子电子电路、用于光限制的装置、光开关、调制器，以及微型波导。
随着光子晶体领域的发展，对新光子带隙的材料的需要不断增加。增强光子晶体应用的灵活性和范围迫切需要的特征是调节光子晶体的特性的能力，从而可以按照需要在程度或种类方面调整其性能或者甚至可逆地打开和关闭光子晶体。例如在波长选择滤波器中，特定的光子晶体具有这样一种能力：从宽带输入内选择特定的光频率并且可以优先地使其透射或受到反射。在这样一种应用中，希望得到的是可以改变光子晶体的性能，以便该光子晶体具有可以根据特定情况的需要选择不同波长的能力。例如，在一种情况下，希望选择绿色波长，而在另一种情况下，可能希望选择红色波长。作为第二个例子，当电磁辐射谐振腔耦合到两个波导时，它使得可以实现电磁辐射从一个波导到另一个波导的频率选择性传输或路由。在这样一种应用中，希望得到的是按照命令调用路由从而实现对光传播的更大控制。因此，希望得到的是例如光子晶体的材料和用于控制电磁辐射的传播的装置，并且该装置的性能可容易地调节，或者其效果可以可逆地打开或关闭。
发明内容
本发明提供了一种光子晶体和包含这种光子晶体的用于控制电磁辐射的传播的装置，其中可以可逆地调节或开关该种光子晶体的特性。该光子晶体包含可以在两个或更多个结构态之间进行可逆转变的相变材料。
附图说明
图1示意性描述了相变材料的状态。绘制出了这些状态的电阻作为能量或功率的函数的曲线图。
图2绘制了对于Ge2Sb2Te5，光学常数(n、k、eps(实部和虚部))作为电磁辐射的波长的函数的曲线。
图3示意性描述了一个6×6二维光子晶体。
图4是描述图3中所示的二维光子晶体的平面图。
图5是包含相变材料的光子晶体棒的示例性实施例。
图6示意性描述了具有一个缺陷的一个5×5二维光子晶体。
图7示意性描述了具有一个缺陷的一个5×5二维光子晶体。
图8示意性描述了根据本发明的光子装置。
图9示意性描述了出自图8中所示光子装置的谐振腔的衰减通路。
图10是根据本发明的光子装置的平面图。
图11是根据本发明的光子装置的平面图。
具体实施方式
本发明提供了一种具有可以被可逆地调节或开关的特性的光子晶体，以及提供了利用这些晶体的电磁辐射传播和路由装置。可以将光子晶体视为包含位于周围介质中的宏观电介质的单元的集合。光子晶体的特性是由以下因素确定的：宏观电介质和它的周围介质之间的介电常数或折射率差；被组装从而形成光子晶体的宏观电介质单元的尺寸和形状；这些单元在周围介质内的晶格结构中的设置和维度；以及在晶格中存在的缺陷以及这些缺陷的特性。
一旦已经形成了光子晶体，那么就很难改变该光子晶体的特性，这是因为一旦形成或制造了光子晶体，例如宏观电介质单元的尺寸、形状、晶格设置、折射率、化学成分以及晶格缺陷的特性等的变量就被固定下来。为了举例说明改变光子晶体带来的难度，我们可以考虑一种二维光子晶体，而该二维光子晶体包含位于空气中的宏观电介质的圆柱棒的周期性阵列，其中将空气作为周围介质并且这些棒具有一致的尺寸和成分。在这样一种光子晶体中，通过改变该阵列中单个棒的直径可以制造缺陷。例如，如果将该晶体用作谐振器或微腔，那么就由缺陷棒相对于阵列中其余棒的直径决定了由该微腔所支持的(多个)谐振模式的频率。理论上，可以通过调节缺陷棒的直径调谐谐振模式的频率。但是，实际上，难以实施这样一种调谐，这是因为为了改变缺陷棒的直径，必须以准确的方式将材料加入到缺陷棒或从缺陷棒中移除材料，而不能影响其它棒。以下面这些方式调节光子晶体的特性也是同样困难的：完全移除一个缺陷棒，或者用与周围棒相比具有不同的化学成分或折射率的棒替代该缺陷棒，或者选择性地改变一个或多个周围棒的特性。这些以及相关的对宏观电介质的特性和设置的结构和/或组成的操作基本上是不现实的，并且因此在现有技术中非常缺乏可实际调节和开关的光子晶体。
本发明提供了用于在光子晶体和装置中实现可调节能力和可开关能力的更加方便的方法。如这里所使用的，可调节能力指调节光子晶体在频率选择性或对电磁辐射传播的影响的有效程度方面的性能。可调节能力，例如，包含改变光子晶体在一个或多个频率的性能相对于在其它频率的性能的能力，以及改变光子晶体在一个特定频率的性能的能力。此后，将上述后面一种能力称作调制或调制效应。
如这里所使用的，开关是指以ON/OFF工作形式，使得光子晶体的性能可用或不可用。在ON状态下，光子晶体效应至少对我们感兴趣的一个特定频率的电磁辐射具有一定程度的影响。因此，当处于ON状态时，根据物质的光子晶态的本征效应，光子晶体可以影响特定频率的电场辐射的传播。光子晶态的本征效应在本领域中是公知的，并且例如在下面的文献中对光子晶态的本征效应进行了描述：J.D.Joannopoulos，R.D.Meade和J.N.Winn等人的 Photonic Crystals(Princeton University Press，1995)；E.Yablanovitch的 Photonic Crystals(Journal of Modern Optics，vol.41，p.173(1994))；S-H.Fan的“Channel drop filters in photoniccrystals”(Optics Express，vol.3，p.4(1998))中；以及S.John和K.Busch的“Photonic band gap formation and tunability ofcertain self organizing system”(Journal of LightwaveTechnology，vol.17，p.1931(1999))。在OFF状态下，光子晶体效应对我们感兴趣的特定频率的电磁辐射并不产生影响。尽管处于OFF状态下的光子晶体并不根据光子晶态的本征效应影响光的传播，但是它会根据例如反射、折射等等的普通光学效应影响光的传播。ON/OFF切换是指使光子晶态的本征效应起作用和不起作用。在这里除非特别指明，否则我们所指的对光传播有影响就是指光子晶态的本征效应起作用。如这里所使用的，名词“传播”广义地指当一种或多种频率的光从空间的一个位置移动到另一个位置时它的状态、强度和/或路径。例如，传播包含路由的概念，并且可以将路由视作对光的运动的方向性控制。
这里公开了一种包含相变材料的光子晶体和包含这种光子晶体的装置。相变材料是这样的材料：当能量增加时，它会展现出结构变化。相变材料的许多特性和成分在本领域中是公知的，并且原来就已经对其进行了讨论，例如在本受让人的美国专利Nos.3,271,591；3,530,441；4,653,024；4,710,899；4,737,934；4,820,394；5,128,099；5,166,758；5,296,716；5,534,711；5,536,947；5,596,522；5,825,046；5,687,112；5,912,104；5,912,839；5,935,672；6,011,757；和6,141,241，以及在本受让人的美国专利申请Ser.No.10/026395，并且将这些公开包含进来作为参考。在下面的几段中，对与本发明的光子晶体相关的这些特性和成分中的一些进行了简要的回顾。
本发明中的相变材料的一个特征是在结晶、部分结晶和非晶结构态之间可逆地转变的能力。一定体积的相变材料具有一系列结构态，这些结构态的范围从纯粹非晶到纯粹结晶，并且包含具有部分结晶率(其中一定体积的相变材料包含结晶区域和非晶区域)的多个中间态。可以利用部分或百分比结晶率描述相变材料的结构态的特征，其中完全非晶态对应于0％的结晶率，而完全晶态(包含单晶体和多晶实施例)对应于100％的结晶率。部分结晶结构态具有位于非晶极限和晶体极限之间的部分结晶率。部分结晶率是相变材料内结晶区域的相对丰度的度量标准。
将能量施加到相变材料会导致相变材料在它的结构态之间进行转变。上述的美国专利对相关的考虑因素进行了更为全面的讨论，并且现在对它们进行简要的回顾。相变材料具有特征融化温度和特征结晶温度，并且对于这些温度，通过控制施加到相变材料上的能量可以影响结构态。如果施加的能量足以将相变材料加热到高于它的融化温度，并且随后对其进行快速淬火，那么这会有助于非晶相的形成。另一方面，慢淬火可以允许实现结晶和在相变材料内形成结晶区域从而提供部分结晶或结晶材料。如果所施加的能量足够将相变材料加热到它的结晶温度和融化温度之间，那么这可能会导致非晶区域部分或全部转变为结晶相。
是否从非晶区域形成结晶区域以及非晶区域形成结晶区域的程度取决于施加到相变材料的能量的量和/或功率(即增加能量的速率)。通过生长或耗尽在相变材料中形成结晶区域或改变现有的结晶区域所需的能量的量和/或功率取决于这样一些因素，例如相变材料的化学成分、相变材料的初始态，以及晶体成核和生长过程的动力学和热动力学。
还可以将能量施加到一定体积的相变材料的选出部分，从而导致局部化的结构转变，而不干扰相变材料的周围部分。还可以将这样的局部化结构转变用于改变一定体积的相变材料的部分结晶率。所以，相稳定性和在结构态之间转变会受到包括以下这些因素的因素的影响：结晶过程的动力学和热动力学、相变材料内能量的分布和流动(如耗散、扩散、传导)，以及所施加能量的强度、持续时间和空间分布。
当以适当的速率将适量的能量施加到相变材料或其部分时，会实现在结构态之间的转变。可以使用多种形式的能量来实现在结构态之间的转变。能量可以是电磁辐射(包含红外、光、激光和微波源)、电能、热能、化学能、磁能、机械能、粒子束能、声能或它们的组合的形式，并且可以使用单个能量源或多个能量源。例如，电能的传递可以是电流或电压的形式，并且可以是连续的或脉冲的形式，且脉冲的高度和宽度是可控的。光能的形式可以是具有受控的波长、线形、能量和/或功率的脉冲或连续激光束。激光二极管是适用于本发明的一种光能量源的例子。光源是方便的，这是因为不需要为了提供实现结构态之间转变所必需的能量或功率而物理连接光源与相变材料。
包含在这里作为参考的美国专利No.3,271,591；3,530,441；5,166,758；5,296,716；5,534,711；5,536,947；5,596,522；5,825,046；5,687,112；5,912,839；和6,141,241描述了可能发生在一定体积的相变材料内的结构态之间转变的例子。在这些参考专利中的多数讨论都考虑以电能(例如，具有各种幅度和持续时间的电压或电流脉冲)的形式施加能量，但是如果以适当的速率施加适量的其它形式的能量时，也可以得到类似的结构转变。
参考图1，可以方便地描述包含在这里作为参考的美国专利No.3,271,591；3,530,441；5,166,758；5,296,716；5,534,711；5,536,947；5,596,522；5,825,046；5,687,112；5,912,839；和6,141,241中描述的结构转变。图1描述了相变材料的所选结构态的电阻(用符号表示)作为能量或功率的函数的一般相关性。为了本发明的目的，在图1中描述了两种行为范围：位于左侧的积累区域(accumulation region)和位于右侧的可逆区域。在这两种范围的边界处，电阻值陡然下降。可以将电阻的陡然下降称作设置转变。积累区域内的结构态的特征在于电阻值基本上一致，而可逆区域内的结构态的特征在于电阻值变化范围很大。
图1的积累区域描述了具有基本上相同电阻值的多个结构态。积累区域内的结构态可以是非晶的、基本上非晶的或部分结晶的。积累区域内的结构态的部分结晶率沿着所施加的能量或功率增加的方向增加。因此，当在积累区域中增加能量或功率时，部分结晶率也会增加，并且能量的效应会在积累区域中积累。部分结晶率的增加可能是由于相变材料中新结晶区域的形成、现有结晶区域的生长或它们的组合。
如果施加了足够的能量积累量(单次或多次施加能量)，那么描述相变材料的行为范围从积累区域变成可逆区域。电阻的陡然降低对应于相变材料从积累区域变化到可逆区域。可逆区域中能量最低的结构态是设置态。使相变材料从它的积累区域变化到它的可逆区域称作“设置”相变材料。
尽管不希望受到理论的限制，但是本发明者认为，通过建立低阻设置态从而进入可逆行为范围是在相变材料中形成连续结晶路径所导致的结果。当在积累区域中施加能量时，我们认为相变材料将会经历一系列具有不断增加的部分结晶率的部分晶态。本发明者认为在积累区域中，结晶区域分散在非晶相中，使得不存在贯穿相变材料的连续结晶路径。因为与结晶相相比较，非晶相具有更高的电阻，所以在积累区域中，连续结晶网络的不存在导致相变材料出现高的电阻。
本发明者认为，在积累区域中将能量施加到相变材料的结构态会引起新结晶区域的形成或现有结晶区域的生长，从而增加结晶相的相对丰度。如果并没有形成连续结晶网络，那么结晶相的丰度的增加基本上不会影响相变材料的电阻。本发明者认为，连续结晶网络的形成会在设置转变过程当中发生，并且认为伴随设置转变而发生的电阻的降低是由于出现了贯穿连续结晶相的传导路径。本发明者认为，这种连续结晶路径的形成与从积累范围转变到可逆行为范围是一致的。因为与非晶相相比，结晶相具有较低的电阻，所以连续结晶网络的存在会导致较低的电阻。
在可逆区域中，所施加的能量会影响结晶网络。能量的加入会导致相变材料受热和温度升高。如果将足够的能量施加到相变材料，那么相变材料可能会融化或产生高迁移率状态，或者对设置时形成的连续结晶网络产生热干扰。如果出现融化或引入了适当的高迁移率状态，那么随后的冷却会导致相变材料的结晶区域具有不同的丰度或连续性。融化、高迁移率状态的引入或者结晶网络的热干扰会破坏通过低阻结晶相的传导路径，并且因此会导致可逆区域中相变材料的电阻增加。融化、高迁移率状态的引入或者结晶网络的热干扰要求在加热处或其附近保持足够的能量从而使得可以发生融化、高迁移率的引入或者热干扰。因为由热传导性、热容、损耗到周围环境中等等原因导致的热耗散过程起到移除能量的作用，因此抑制了融化、高迁移率状态的引入或者结晶网络的热干扰，所以能量加入率必须足够高以便在补偿热耗散过程的同时，允许发生融化、高迁移率状态的引入或者结晶网络的热干扰。因此，能量率或功率是电阻曲线的可逆区域中一个重要考虑因素。
根据图1的可逆区域中功率和相变材料的状态，电阻可能会增加或降低，该增加或降低反映了相变材料中结晶网络的变化和/或结晶区域的丰度的变化。之所以使用了可逆区域这一名称，是因为可逆区域中相变材料的行为是可逆的。在图1的可逆区域中，用两个箭头描述了这种可逆性，并且本发明者认为这种可逆性反映了施加功率以改变相变材料中结晶网络特性的可逆能力。通过聪明地施加功率，可以形成可逆区域中的结构态，将其转变成可逆区域中的其它态，以及重新形成可逆区域中的结构态。功率和电阻可以与可逆区域中的每个点相关。如果所施加的功率超过了与描述可逆区域中相变材料的特定结构态的点相关的功率，那么相变材料的电阻就会增加。相反，如果所施加的功率小于与描述可逆区域中相变材料的特定结构态的点相关的功率，那么相变材料的电阻就会降低。本发明者认为，可逆区域中电阻的增加以下述方式反映了相变材料的结晶成分的中断或重构：对于可逆区域中电阻的减小，贯穿结晶成分的传导路径的数量、尺寸或容量降低，而没有破坏贯穿至少一部分相变材料的连续性，反之亦然。
本发明者认为，电阻的增加主要是由于所形成的非晶区域的增加，而这种非晶区域的增加是以结晶区域的减少为代价的，并且总的趋势是结构态的部分结晶率随着与可逆区域中设置态的分离程度的增加而降低。当施加足够的功率驱动相变材料使其达到图1的右侧远端时，相变材料恢复到它的积累行为范围。本发明者认为，当提供给相变材料的功率足以破坏相变材料的结晶区域的连续性时，会发生积累区域的恢复。图1中显示的曲线对应于设置和重新设置的一个循环周期。因此可以在多个循环周期内对相变材料进行可重复的设置和重新设置。因此，相变材料的从积累区域到可逆区域的转变在多个操作循环周期内是可逆的。
因此，包含在这里作为参考的美国专利No.3,271,591；3,530,441；5,166,758；5,296,716；5,534,711；5,536,947；5,596,522；5,825,046；5,687,112；5,912,839；和6,141,241描述了这样一种能力：通过以适当的速率聪明地施加适量的能量，可以控制相变材料内结晶区域的部分结晶率和空间设置。
上述包含进来作为参考的No.4,653,024；4,710,899；4,737,934；4,820,394；5,128,099；5,912,104；5,935,672；6,011,757以及美国专利申请Ser.No.10/026395描述了将相变材料用作光记录介质时该相变材料的结构态。这些参考文献大体上描述了使相变材料在基本上晶态和基本上非晶态之间可逆的转变的能力，并且这种转变是使用例如具有适当的波长、强度、功率以及线形的光激励源实现的。在典型的光记录应用中，将包含相变材料的数据单元用于存储、写或者擦除数据。被擦除的状态典型地为基本上晶态，而写入是通过提供足够量的能量在对应于一个数据单元的相变材料体积内产生非晶标记。通过对所施加的能量的速率、数量以及空间分布以及对热衡算进行聪明地控制，可以准确地控制在数据单元内形成的非晶标记的形状和体积。因此，可以容易地和连续地改变与数据单元相关的一定体积相变材料的部分结晶率。
上述包含进来作为参考的美国专利No.4,653,024；4,710,899；4,737,934；4,820,394；5,128,099；5,912,104；5,935,672；6,011,757和美国专利申请Ser.No.10/026395进一步指示了通过将相变材料包含进层的堆叠中，可以延长相变材料在非晶相和结晶相之间的循环寿命。在这些堆叠中，相变材料嵌入到一系列层中，例如介电层(如SiO2、ZnS、Al2O3、GeO2、TiO2)、反射或金属层(如Al、Au、Ag、Pt、Cu、Ti)或者保护层(如丙烯酸脂、聚合物)。尽管不希望受到理论的限制，但是本发明者认为，相邻层可以提供辅助的机械支撑，而这种机械支撑可以使得相变层在它的非晶相和结晶相之间重复变化时，相变层的性能不会下降。
适用于本发明的示例性相变材料包含下述元素中的一种或多种：In、Ag、Te、Se、Ge、Sb、Bi、Pb、Sn、As、S、Si、P、O，以及它们的混合物或合金，并且优选为低共熔性成分。在一个优选实施例中，相变材料包含一种硫族元素。在一种最优选的实施例中，相变材料包含Te作为硫族元素。在另外一种优选实施例中，相变材料包含硫族元素与Ge和/或Sb的结合，例如Ge2Sb2Te5、Ge4SbTe5、Sb2Te3以及相关的材料。在另一种优选实施例中，相变材料包含GeTe自身或与CdTe的固溶体。在另一种优选实施例中，相变材料包含Ag和/或In；特别是与Sb和/或Te的结合。在另一种最优选的实施例中，相变材料包含AgInSbTe族中的低共熔性成分，例如AIST。在另一种优选实施例中，相变材料包含硫族元素和过渡金属，例如Cr、Fe、Ni、Nb、Pd、Pt或者它们的混合物和合金。在上述包含进来作为参考的美国专利中提供了适用于本发明的相变材料的一些例子。适用于本发明的材料还可以包含介电材料和相变材料的混合物。共同转让的美国专利No.6087674中描述了这样的混合物，并且其公开包含在这里作为参考。
尽管不希望受到理论的限制，但是本发明者认为，在从非晶相转变到结晶相时展现出成键杂化(bonding hybridization)的变化的相变材料最适用于本发明。本发明者认为，d-轨道的加入和d-轨道从一种相中的一种杂化方案转变到另一种相中的另一种杂化方案对本发明特别有利。本发明者认为，伴随本相变材料从非结态转变到晶态的光学常数的大变化是由于不同杂化方案所反映的成键结构的变化。
将在结构态之间的转变用于光子晶体是有利的，这是因为一定体积相变材料中结晶区域的部分结晶率和/或空间分布或连接性的变化会导致相变材料的光学特性发生变化。图2显示了多晶和非晶形式的相变材料Ge2Sb2Te5的光学常数n(折射率)、k(消光系数)以及ε(介电常数(其中将希腊子母epsilon缩写为eps))之间的比较。在绘制该图时，将光学常数的值作为电磁辐射的波长的函数，这些电磁辐射的频率位于电磁波谱的紫外、可见光和近红外部分。
折射率变化显示了多晶相和非晶相之间的对比(例如将其表示为比值)在700nm波长附近是低的，并且对于长于和短于该波长的波长来说，该对比增加。对于长于1000nm或短于600nm的波长来说该对比特别高，并且对于长于1400nm或短于400nm的波长来说该对比更是特别高。在短于300nm波长处，非晶相和多晶相的消光系数是相似的，而在较长波长处不同。消光系数的对比在波长长于大约1200nm波长时特别显著，在该波长范围非晶相的消光系数接近零。因为在电磁辐射的给定波长消光系数与吸收系数成比例，所以图2的数据指示了在波长长于大约400nm时Ge2Sb2Te5的多晶相比非晶相更具吸收性。数据进一步指示了非晶相在波长长于大约1400nm时显示出很小的吸收性或不显示出吸收性，并且因此在这些波长是高度透射的。介电常数数据显示了类似的差异，并且通过下面的等式与折射率和消光系数数据相关：
ε＝εreal+iεimaglnary
ϵ = n + ik
εreal＝n2-k2
εimaglnary＝2nk
其中光学常数的值与普通频率处的值对应。
可以将伴随相变材料的结构态之间的转变的折射率、吸收、介电常数以及其它光学特性的变化用于实现光子晶体性能的可调节能力和可开关能力。图2中显示的数据代表了相变材料的非晶相和多晶相之间在光学常数上的变化和对比。对于具有其它化学成分的相变材料来说也会发生类似的变化。部分结晶相的光学常数介于多晶相和非晶相的光学常数之间。因此，对相变材料的结构态的集合提供了与光子晶体的性能有关的光学常数值的连续性及其对比。通过对结构态之间的变化进行控制使得可以对光学常数的变化进行控制，并且因此可以控制包含相变材料的光子晶体的性能。
如将在下面更加充分的描述，由相变材料的结构态之间的转变所导致的折射率的变化使得包含相变材料的光子晶体谐振腔的频率选择性具有可调谐能力。在一个优选实施例中，在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处，相变材料的非晶相和结晶相的折射率相差至少10％。在一个更加优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少25％。在一个最优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少50％。
如将在下面详细描述的那样，由相变材料的结构态之间的转变所导致的消光系数的变化，为包含相变材料的光子晶体谐振腔提供了调制和开关效应。在一个优选实施例中，在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处，相变材料的非晶相和结晶相的消光系数相差至少20％。在一个更加优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少50％。在一个最优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少75％。
在将本发明的光子晶体用作电磁频率谐振腔的实施例中，本发明提供了对谐振腔的内部损耗的控制，如将在下面详细描述的那样。在这些应用中，对于处于非晶态和晶态的相变材料来说，优选的是折射率与消光系数的比之间有不同。在一个优选实施例中，在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处，折射率与消光系数的比相差至少10％。在一种更加优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少25％。在一个最优选的实施例中，它们在光子晶体的光子带隙中的一个或多个频率处相差至少50％。
本发明的实施例包含其中包含相变材料的光子晶体和包含这样的光子晶体的可调谐和可开关装置。如在上面描述的那样，光子晶体包含由位于周围介质中的宏观介电材料构成的一个或多个单元的周期性设置。每个宏观介电单元都具有特定的尺寸、形状、折射率、消光系数、介电常数、化学成分等等，并且多个这种单元的周期性设置的集合提供了一种光子晶体。宏观介电单元的例子包含平面、棒、孔以及球。光子晶体内的单元可以是相同的，或者可以组装或组合一种或多种特性不同的单元的组合来形成光子晶体。在一维、二维或三维空间具有周期性的光子晶体均在本发明的范围之内。具有缺陷的光子晶体同样也在本发明的范围之内。具有代表性的缺陷包含与宏观介电单元的一致集合相比，具有一个或多个不同特性的一个或多个宏观介电单元。与宏观介电单元的设置、周期性和特性相关的具体细节决定了例如光子带隙的特性(例如宽度、形状和中央频率)，并决定了在光子带隙中是否存在光子态。
下面对代表性的例子进行了讨论。
例子1
在该例子中，描述了本发明范围内的一种代表性光子晶体。图3描述了一种二维光子晶体。晶体100包含棒101的周期性设置，并且棒101由位于周围电介质中的宏观介电材料构成。在一个优选实施例中，周围电介质是SiO2。也可以将空气和许多其它介电材料用作周围介质。如该图中所示，该例子中的棒的半径为r，晶格间隔为a。可以通过现有技术中公知的方法，改变例如棒的r、a、折射率以及棒的消光系数的因素，来改变该例子中的光子晶体的光子带隙在电磁频谱中的宽度和位置。图3的实施例表示了棒的6×6正方形晶格阵列。图4用另一种形式描述了图3的光子晶体，并且图4是以平面图的形式显示了该晶体。
该例子中的棒可以完全地或部分地由根据本发明的相变材料构成。部分地由相变材料构成的棒可以包含作为盖层102、涂层103或者内部层104的相变材料，如这里的图5中所示。棒105的其余部分可以包含一种或多种其它介电材料，并且这些介电材料与空气之间具有足够大的折射率差从而可以提供光子晶体效应。
将相变材料结合到该例子中的光子晶体的一个优势在于，它使得可以通过改变结构态动态地调节光子带隙。如上面所述，施加能量会导致相变材料在它的结构态之间进行转变，其中每个结构态的特征在于具有不同的光学常数的组合。不同的结构态之间的折射率变化提供了光子带隙的可调节能力。对于由结构态之间的转变导致的给定折射率变化，可调节能力的范围随着包含在棒中的相变材料的相对比例变化。对于完全由相变材料构成的棒来说，会出现最大的效应，并且随着棒中相变材料的体积比例降低，效应的幅度也会降低。
在该例子的一种优选实施例中，相变材料对光子带隙内的波长表现出很小的吸收或者不表现出吸收。在该优选实施例中，至少对于入射电磁辐射的一些偏振态(如TE或TM)和入射角度，光子晶体完全或几乎完全反射光子带隙内的波长并且可以用作这些波长的反射元件。至少对于一些偏振态和入射角度来说，还可以将该光子晶体用作从输入的任意宽带电磁辐射中有效滤除光子带隙内的波长的元件。
与图3和4中描述的例子相关的实施例也在本发明的范围内。可以在包含相变材料的周围电介质中形成孔的设置，而不是使用位于空气中的棒的设置。在该实施例中，由孔直径和间隔以及与周围电介质之间的折射率差确定光子带隙。周围电介质可以全部地或部分地由相变材料构成。当以足够导致相变材料的结构态发生转变的量和速率向周围介质材料施加能量时，这种光子晶体会展现出可调节能力。
还有这样一个实施例，其中相变材料同时存在于周围介电材料中和宏观电介质单元中，而由这些周围介电材料和宏观电介质单元组合在一起形成光子晶体。在周围电介质和周期性设置的宏观电介质单元中以不同结构态存在的相变材料提供了光学常数差，从而可以提供例如光子带隙的光子晶体效应。例如，可以将包含处于结晶相的相变材料的棒组装在由处于非晶相的相变材料构成的周围介质中。
图3和4的实施例描述了棒的正方形晶格设置。例如三角形、六边形或矩形的其它设置方式也在本发明的范围之内。具有任意数量棒的周期性晶格也在本发明的范围之内。具有非圆形横截面的棒或孔也在本发明的范围之内。图3和4中显示的包含具有圆形横截面的棒的6×6实施例仅是代表性的。尽管具有圆形横截面的棒是本发明的一种优选实施例，但是具有非圆形横截面的棒也在本发明的范围之内。
本领域中的光子晶体的一种公知的特性是可伸缩性。通过改变晶格间隔和棒的尺寸，可以形成具有位于基本上任意电磁频率范围内的光子带隙的光子晶体，这些电磁频率包含微波、红外和可见光频率。
例子2
在该例子中，将缺陷包含到例子1的实施例中。在该例子中，描述了二维晶体的一种5×5实施例。通过改变棒的周期性设置中的一个或多个棒的一个或多个特性从而生成缺陷，而在没有产生缺陷之前这些棒具有相同的特性。例如，如图6的平面图中所示，可以使单个棒变大从而生成缺陷110。类似地，如在图7的平面图中所示，可以使单个棒的直径减小从而生成缺陷111。还可以通过使多于一个棒变大或变小，或者通过使一些棒变大而使另外一些棒变小来生成缺陷。引入缺陷的其它方法包含完全移除一个或多个棒，改变一个或多个棒相对于周围棒的形状，以及引入完全或部分包含不同于周围棒的材料的一个或多个棒。在后面的例子中，不同的材料提供例如n和k的光学常数的不同值，并且因此形成了光子晶体中的缺陷。
如上述所示，将一个或多个缺陷加入光子晶体会引入光子带隙中的一个或多个状态。当不存在缺陷时，在光子带隙内不会存在以包含在光子带隙内的偏振态和入射角度存在的光子态。当引入缺陷时，它们提供了位于光子带隙内的状态，并且可以将这些状态用于影响具有由这一个或多个缺陷规定的电磁频率的光的传播。缺陷态在光子带隙内的位置确定了会受到该缺陷影响的电磁频率。当不存在缺陷时，这些频率并不受到光子晶体的影响。例如，可以将缺陷态用于选择、过滤或影响包含在光子带隙内的频率范围内的电磁辐射的特定频率。
由光子晶体缺陷引入到光子带隙中的缺陷态的数量和位置取决于缺陷的性质。影响光子带间隔中缺陷态的位置和/或数量的因素包含光子晶体的缺陷棒与周围棒的尺寸、形状或折射率差的大小。例如，在图6的实施例中，光子晶体中单个棒相对于其他棒的直径的少量增加会在略微低于光子带隙的高频边的频率处引入二重简并偶极缺陷态。缺陷棒直径的进一步增加会导致缺陷态向光子带隙的更深处移动(即向低电磁频率方向)，直到缺陷态到达了光子带隙的低频边缘，在该点处缺陷态就不再位于光子带隙中。但是，如果继续增加直径，就会导致引入其它缺陷态，例如四极态、单极态、六极态，以及十二极态。在图7的实施例中，棒直径的降低会将单极缺陷态引入到光子带隙中。对于直径少量减小，缺陷态可能不会局域化在光子带隙内。但是，如果是相对于周围棒的某种最小直径降低，那么单极态会出现在位于光子带隙中略微高于光子带隙的低频边的频率处。直径的进一步降低会导致单极态向光子带隙内的高频方向移动。改变棒的折射率而不改变棒的直径会引入类似于所描述的在光子晶体中缺陷棒直径不同于周围棒直径时的缺陷态。多缺陷(如改变多个棒的直径和/或折射率)可以在光子带隙内引入多个态。类似的，通过改变周围介电板内一个或多个孔直径，也可以形成缺陷。
在该例子的实施例中，可以将相变材料包含到缺陷棒当中，或者完全由相变材料构成缺陷棒。周围棒可以包含相变材料或者某些其它介电材料。本发明的范围内还包含例如这样的光子晶体：一个或多个缺陷棒包含相变材料，周围晶格中的棒所包含的介电材料不是相变材料。与此相反的一种形式也在本发明的范围之内，其中一个或多个缺陷棒包含非相变材料的介电材料，周围晶格中的棒完全或部分由相变材料构成。
将相变材料包含进具有缺陷的光子晶体中提供了对光子带隙内缺陷态的位置或其它特性的调节能力。通过改变折射率，可以调节缺陷态的频率，其中折射率的改变是通过控制相变材料的结构态实现的。如上面所述，因为在相变材料的结构态之间的转变是可逆的，所以可以通过本发明实现可逆的和动态的调节能力。
例子3
在该例子中，提供了一种具有很小或没有内部损耗并且包含根据本发明的光子晶体的谐振腔系统。谐振腔是这样一种装置：它可以支持一个或多个频率的电磁辐射。可以将具有一个特定频率的电磁辐射称作一个信道。为了支持一个信道，与该信道相关的频率必须可以在谐振腔内传播并且激发出谐振腔的谐振模式，如下面将要描述的那样。优选的谐振腔应用是其中选择性地支持特定信道的谐振腔。这样的谐振腔可以提供这样一种装置：该装置用于选择性地从包含多个信道的输入电磁辐射流中移除所支持的电磁辐射信道。类似地，还可以将谐振腔用于选择性地将所支持的信道加入到数据流中。在这里也可以将谐振腔所支持的信道称作谐振腔的谐振模式。
具有缺陷的光子晶体对于谐振腔是有用的，这是因为与光子晶体的光子带隙中缺陷态相关的频率对应于谐振腔所支持的信道(即谐振腔的谐振模式)。因为可以通过改变例如缺陷的数量、尺寸、折射率、介电常数等等，以及周围介质的几何尺寸和折射率，来控制光子晶体中缺陷态的位置和特性，所以光子晶体可以为构建可以支持在宽频率范围内的一个或多个精确规定的信道的谐振腔提供巨大的灵活性。将相变材料加入到光子晶体中使得可以提供对光子晶体谐振腔内所支持信道的调谐能力，所述光子晶体谐振腔的几何尺寸和光学特性最初被配置成支持特定信道。
信道分出滤波器是代表了谐振腔的应用的一个例子的一种光子装置。图8中的200提供了信道分出滤波器的示意性描述。该信道分出滤波器包含渐逝地耦合到干路波导(bus waveguide)201和分出波导203的谐振腔系统202。在图8的信道分出滤波器中，将包含一个或多个信道(每个代表一个特定频率)的输入电磁辐射流引入到或限制在干路波导201中。在图8的例子中，显示了频率为f1、f2和f3的三个输入信道。传播输入信道的渐逝场与谐振腔重叠。谐振腔所支持的信道的渐逝场提供了一种将所支持的信道传送到谐振腔的机制。所有传送的幅度都可以视作谐振腔的谐振模式的激发(即谐振腔在所支持的谐振频率处的激发)，并且导致在干路波导中传播的输入数据流中谐振频率的幅度的等幅降低。一旦将谐振频率引入到谐振腔中，那么谐振频率将继续与干路波导进行相互作用，并且可以进一步通过渐逝场与分出波导发生相互作用。这些相互作用会导致干路波导和分出波导中的一个中或这两者中谐振模式的幅度衰减。
谐振模式的衰减确定了信道分出滤波器对电磁辐射的输入流的最终响应。谐振模式可能发生四种衰减过程。对于干路波导和分出波导中的每个来说可能会发生两种衰减过程：导致谐振频率沿输入数据流方向传播的衰减，以及导致谐振频率沿与输入数据流方向相反的方向传播的衰减。此后，将沿与输入数据流传播方向相反的方向返回到干路波导中的谐振模式的衰减称作反射。此后，将沿输入数据流传播方向返回到干路波导中的谐振模式的衰减称作透射。此后，将沿与输入数据流传播方向相反的方向进入分出波导的谐振模式的衰减称作向后分出。此后，将沿输入数据流传播方向进入分出波导的谐振模式的衰减称作向前分出。图9中包含了谐振腔的各种衰减路径。
在信道分出滤波器中，优选的是以最大可能的程度将谐振频率从干路波导转移到分出波导。如果需要实现完全的转移，那么就要求消除谐振腔中的反射衰减路径并且防止干路波导中谐振频率的透射。为了实现零反射和零透射，信道分出滤波器的系统部件(即干路波导、谐振腔和分出波导)的配置必须满足特定的对称性要求。最重要的，该系统配置必须在正交于波导中光传播方向的方向上具有镜面对称性。镜面对称性的存在提供了电磁场强度相对于谐振腔的谐振模式的宇称性(parity)。电磁场强度可以是正的或是负的，并且在谐振腔内谐振模式可以具有强度为正的区域、强度为负的区域、或者同时具有负强度和正强度区域的区域。强度的宇称性是指空间强度分布相对于镜面平面的对称性。奇宇称模式具有对称地分布在镜面平面两侧的正强度区域和负强度区域，而偶宇称模式具有对称地分布在镜面平面两侧的正(负)强度区域和正(负)强度区域。偶宇称模式不必只能包含正强度区域或只能包含负强度区域，但是当同时出现正强度和负强度区域时，每个正强度区域和另一个正强度区域对称地分布在镜面平面的两侧，且每个负强度区域和另一个负正强度区域对称地分布在镜面平面的两侧。
为了实现零反射和零透射，偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的存在是必要的，这是因为在适当的条件下，偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式之间会发生具有破坏性的互相干扰(在反射的情况下)或者与输入信道发生破坏性的互相干扰(在透射的情况下)，以阻止谐振频率的反射和透射。可以通过传播函数exp(ikx)描述任意输入信道，其中k是描述传播的波矢量，并且x描述了传播的方向。可以等效地用传播函数的偶宇称部分和奇宇称部分表示该传播函数，即exp(ikx)＝cos(kx)+isin(kx)。因为cos(kx)是一个偶函数，所以它仅与具有偶宇称性的谐振模式发生耦合(即仅能激发具有偶宇称性的谐振模式)。类似的，因为sin(kx)是一个奇函数，所以它仅能与具有奇宇称性的谐振模式发生耦合。如果传播函数的偶宇称部分和奇宇称部分以相等的强度与谐振腔耦合，那么在谐振腔内偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式会被激发到相等的程度，并且谐振腔的衰减必然导致偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的具有相等幅度的衰减。如果偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的频率基本上相同，并且偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的衰减率基本上相同，那么不会出现净反射，这是因为偶宇称分量和奇宇称分量发生破坏性的干扰并且互相抵消。谐振模式的衰减率是模式强度离开谐振腔的速率的度量。通常，将Q(品质)因数用于量化谐振模式离开谐振腔的速率。
除了来自衰减谐振模式的贡献之外，透射分量还可以包含谐振频率与谐振腔的非理想耦合的贡献。即使谐振输入信道的偶宇称分量和奇宇称分量与谐振腔有相等的耦合，也并不一定所有强度都会完全转移到谐振腔中。任何未转移的强度继续沿着干路波导进行传播。为了防止谐振输入信道的透射，有必要抵消掉任何未转移强度的传播。通过衰减谐振模式的贡献与未转移强度的贡献在透射方向的叠加实现这种抵消。
如通过上述讨论可以看出，在通过干路波导、谐振腔和分出波导的组合构建信道分出滤波器时，一个重要的考虑因素是沿正交于输入流的传播方向的方向上存在镜面对称性。干路波导和分出波导的平行对准为这两个部件提供了所需的镜面对称性。为了使整个系统具有镜面对称性，有必要使谐振腔系统在内部具有所需的镜面对称性。因为所支持的信道与本发明光子晶体的光子带隙中的光子态对应，并且因为缺陷是导致这些光子态的根源，所以光子晶体晶格内的缺陷的设置和位置相对于中央镜面是对称的。
图10提供了根据本发明的信道分出滤波器的例子的平面图。信道分出滤波器400包含光子晶体401，而光子晶体401包含棒402的周期性集合。通过移除多行棒，可以在光子晶体中形成干路波导403和分出波导404。谐振腔405同时耦合到干路波导和分出波导，并且包含通过使谐振腔的中央棒变大形成的缺陷406。该谐振腔类似于上述的例子2和图6中描述的谐振腔，并且相对于中央对称平面对称放置，其中在图10中用407指示该中央对称平面。因为谐振腔包含一个缺陷，所以该缺陷必须位于镜面平面上以便整个信道分出滤波器都保持镜面对称性。被放大的棒代表了这样一种缺陷：该缺陷可以支持两个简并模式，并且因为存在镜面平面对称性，所以这些模式具有偶宇称性和奇宇称性。
在工作中，将一个或多个电磁辐射的信道作为输入数据流引入到干路波导中。具有由缺陷406规定的谐振频率的信道耦合到谐振腔中，并且由此激发出具有偶宇称性和奇宇称性的谐振模式。随后，谐振腔模式发生衰减并且强度转移到分出波导中。在图10的实施例中，转移发生在向后分出方向上。在一种优选实施例中，在没有发生谐振频率的反射或透射的情况下发生转移。如上面讨论的那样，理想的有效转移要求偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式具有基本上相同的频率并且以基本上相同的速率耗散。波导的存在以及每个波导耦合到谐振腔时可能存在的强度差异会对移除偶宇称模式和奇宇称模式的简并起到作用，并且会对改变偶宇称模式和奇宇称模式耦合到波导的相对强度起到作用。这些效应接着又对阻碍转移效率起作用。
通过在光子晶体晶格中调节远离缺陷，可以对导致偶宇称模式和奇宇称模式的简并打破和衰减率不相等的效应起反作用。通过改变所选择的晶格棒，可以微调谐振腔对于偶宇称模式和奇宇称模式的性能。通过改变棒形状、直径或光学常数，可以调节偶宇称模式和奇宇称模式的相对频率和衰减率。可以将这样的改变视作对主要缺陷406的扰动，从而形成被放大了的缺陷，该放大的缺陷具有由缺陷406建立的零阶的谐振模式频率和衰减率以及加在其上的一阶扰动，从而可预测地微调偶宇称模式和/或奇宇称模式的频率和/或衰减率。
为了实现扰动，原理上要求保持镜面对称性。在与对称性要求相符的扰动的一个例子中，将图10中的棒408和409的直径增加到规则晶格棒402和缺陷晶格棒406的直径之间的一个共同的直径。可以将棒406视作是对整个缺陷结构的主要贡献，而将被扰动的棒408和409视作对是对整个缺陷结构的次要贡献。这些扰动提供了扩展的缺陷结构，该缺陷结构保持了镜面对称性，并且具有主要由主要缺陷406规定的偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的频率和衰减率，并且由次要缺陷408和409提供扰动。聪明地改变次要缺陷408和409的直径，可以提供对频率和衰减率的连续调节能力，并且由此使得通过谐振腔实现的所选择电磁频率从干路波导到分出波导的整体转移效率得到最优化。通过位于主要缺陷406周围的晶格棒的其它对称性扰动，可以提供类似的能力。例如，晶格棒410、411、412以及413的直径或光学常数的一致扰动代表了用于微调图10的谐振腔性能的另一种机制。通过控制为次要缺陷棒的所提供的扰动的程度，可以确定偶宇称谐振模式和/或奇宇称谐振模式的频率和/或衰减率的变化的幅度和方向。实现偶宇称谐振模式和/或奇宇称谐振模式的频率和/或衰减率的特定变化所需的扰动的性质，可以利用通过传统的电磁场方程进行的计算确定。
图10的实施例代表了可以支持偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的单个缺陷的一个例子。通过将两个或更多个缺陷加入到光子晶体中，也可以实现能够支持偶对称谐振模式和奇对称谐振模式的谐振腔。例如，如在上面的例子2中讨论过的那样，二维光子晶体中一个棒相对于周围棒的直径的降低会产生可以支持单个谐振模式的一个单极缺陷。通过包含对称地分布在信道分出滤波器的中央镜面两侧的两个单极缺陷，如图11中所示，可以在谐振腔中稳定两个宇称相反的谐振模式。图11显示了一个包含光子晶体501的信道分出滤波器500，光子晶体501包含棒502的周期性组合。通过移除多行棒，在光子晶体中形成干路波导503和分出波导504。谐振腔505同时耦合到该干路波导和分出波导，并且包含通过使两个晶格棒的直径减小相同量形成的缺陷506和507。谐振腔的每个缺陷都类似于在例子2和图7中描述的缺陷，并且这些缺陷的组合对称地分布于由508示意性指示的中央对称平面的两侧，目的是保持整个谐振腔的镜面对称性。镜面对称性的存在意味着谐振腔支持具有偶宇称性和奇宇称性的谐振模式。缺陷506和507分别单独支持一个单独的简并模式。在本实施例中，谐振腔的偶宇称谐振模式和奇宇称性谐振模式是通过两个缺陷的两个单独的简并模式的偶宇称性和奇宇称性线性组合实现的。
在工作中，谐振腔505同时耦合到干路波导503和分出波导504，以实现与谐振腔的谐振频率对应的电磁频率的转移，而谐振频率是由缺陷506和507的位置和尺寸规定的。在图11的实施例中，转移发生在向前分出方向上。如上面讨论过的那样，理想的有效转移要求偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式具有基本上相同的频率并且以基本上相同的速率耗散。局域在一个缺陷处的场强度会影响在另一个缺陷处的场强度，并且会与波导中的场强度发生进一步的相互作用。缺陷之间的相互作用以及缺陷与波导的相互作用会对偶宇称和奇宇称谐振模式产生不同程度的影响，并且由此导致偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的简并受到破坏并且具有不同的衰减率。这些效应会阻碍转移效率，但是通过对谐振腔中缺陷506和507附近的所选棒的次级调节，可以改善这些效应。与图10的实施例中一样，以保持镜面对称性的方式对一个或多个相邻棒的尺寸、形状或光学常数的扰动，提供了一种用于微调偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式的频率和衰减率的机制。例如，对棒509、510、511以及512的一致扰动使得可以对谐振腔的性能进行微调。
根据本发明，可以通过使相变材料在它的结构态之间转变来改变相变材料的光学常数，从而实现对包含相变材料的光子晶体谐振腔的微调。如上面所述，通过聪明地将能量施加到相变材料可以控制光学常数(例如折射率和消光系数)的变化，并且由此为信道分出滤波器中谐振腔提供微调能力。对于有以下情况的相变材料，可以通过相变材料中结构转变进行微调：主要或次要缺陷棒、为缺陷棒提供扰动效应的相邻棒，或者周围的晶格棒。可能存在于相变材料的结构态之间的连续转变提供了一种连续调节能力，并且由此使得可以实现对谐振腔的精确微调。在对称放置的包含相变材料的棒中选择性地引入结构转变保持了谐振腔的镜面对称性。
该例子的信道分出滤波器使得谐振电磁频率可以从一个波导转移到另一个波导。因此，可以将信道分出滤波器用于从宽带输入流中提取所选择的电磁辐射频率。同时应该理解，可以将该例子的实施例用于将具有一个谐振频率的电磁辐射插入传播数据流中。例如，如果数据流在分出波导中传播，那么可以将从干路波导转移的任何信道插入该数据流中。
通过控制光子晶体中一个或多个缺陷相对于周围晶格的尺寸、形状和光学常数，可以获得与宽范围电磁频率相对应的光子带隙态和谐振频率。例如，通过按照比例缩放缺陷相对于光子晶体晶格其余部分的大小，可以获得微波、红外和可见光范围内的谐振频率。对于许多应用来说，位于电信窗口(如1300-1600nm)中的谐振频率是特别重要的，并且可以通过本发明得到实现。
应该进一步理解，该例子的信道分出滤波器的波导部分不必由光子晶体构成。可以将例如信道波导、光纤波导、通过全反射工作的波导等等的传统波导与上述包含相变材料的光子晶体谐振腔结合使用。
例子4
在该例子中，对例子3的光子装置的调制和开关效应进行了描述。通过选择性地允许或禁止电磁辐射从一个波导到另一个波导的转移实现了开关。开关是一种ON/OFF过程，其中通过控制谐振腔的某些特性，允许或不允许具有谐振频率的电磁辐射的转移。在ON状态中，谐振腔允许谐振频率的转移，而在OFF状态中，谐振腔不允许谐振频率的转移。调制是一种衰减效应，其中以谨慎的方式影响转移的程度或效率。
开关和调制效应与谐振电磁频率和构成谐振腔的材料之间的相互作用相关。为了实现电磁辐射的有效转移，有必要使得基本上所有谐振电磁辐射衰减到分出波导中。在上述例子3的讨论中指出了有效转移要求偶宇称谐振模式和奇宇称谐振模式具有基本上相同的频率和衰减率。如上面所述，如果谐振频率可以激发谐振腔模式，那么上述这些条件就满足了。如在上面的例子3中一样，如果谐振腔展现出很小或者没有内部损耗，那么就可以实现谐振腔模式的激发。但是，显著的内部损耗会破坏谐振腔和波导之间的谐振相互作用，并且阻碍具有谐振频率的电磁辐射从一个波导全部地(开关效应)或部分地(调制效应)转移到另一个波导。
可以将表现出内部损耗的谐振腔称作有损耗谐振腔。为了实现电磁辐射的理想的有效转移，谐振腔必须是无损耗的。在无损耗谐振腔中，如上面所述，具有谐振频率的电磁辐射可以激发谐振腔的谐振模式。谐振模式的激发与谐振腔内具有谐振频率的高场幅的建立相一致。在有损耗谐振腔中，谐振受到破坏并且不出现谐振模式的激发。因此，不能在谐振腔内建立高场幅，并且因此离开谐振腔的衰减幅度被消除。从功能的角度来看，上述的反射、透射、向后分出和向前分出衰减路径将不再相关，并且具有谐振频率的电磁辐射通过干路波导的传播能够基本上不受谐振腔的影响而继续。因此，在高损耗极限情况下，谐振腔的功能被禁止，并且电磁辐射在干路波导中的透射基本上不受谐振腔的阻碍。在低损耗极限或无损耗极限情况下，谐振腔充分发挥作用，并且会发生具有谐振频率的电磁辐射的最佳转移。在中间损耗情况下，会发生具有谐振频率的电磁辐射的部分转移。
对谐振腔损耗的可调节控制为开关和调制效应提供了基础。当谐振腔在它的高损耗态和它的低损耗或无损耗态之间进行可逆变化时，会出现开关效应。当谐振腔在具有基本上连续的损耗范围的状态之间进行可逆变化时，会出现调制效应。调制典型地包含谐振腔在它的低损耗或无损耗态和一个或多个具有中间损耗的状态之间的变化，或者谐振腔在它的高损耗态和一个或多个具有中间损耗的状态之间的变化。还可以将在具有中间损耗范围中不同程度损耗的状态之间的变化用于提供调制效应。
在本发明中，可以通过控制相变材料的结构态改变其吸收，从而调节谐振腔的损耗。吸收代表了谐振腔的内部损耗的一种机制。对一个谐振频率表现出强烈吸收(即高吸收系数)的谐振腔对于该频率表现高损耗。对一个谐振频率表现出低吸收或不表现出吸收(即低吸收系数或零吸收系数)的谐振腔对于该频率表现低损耗或零损耗。材料的吸收系数与消光系数成比例。如上面所述，相变材料的消光系数对于不同的结构态来说是不同的。通过使相变材料在具有不同消光系数的结构态之间进行转变，可以实现谐振腔的损耗的可调节变化。并且由此可以实现开关和调制。
作为一个例子，可以考虑相变材料Ge2Sb2Te5。图2显示了Ge2Sb2Te5的消光系数作为电磁辐射的波长的函数的曲线。在较长的波长，非晶相的消光系数非常低，而结晶相的消光系数仍然是明显的。因此，在这些较长波长处，包含非晶态Ge2Sb2Te5的谐振腔的损耗远远低于包含晶态Ge2Sb2Te5的谐振腔的损耗。损耗的差别取决于谐振腔中相变材料的相对量。随着谐振腔中相变材料的丰度的增加，当相变材料的结构态在非晶和结晶相之间转变时，谐振腔损耗的差别会增加。图2中描述了在较长波长处Ge2Sb2Te5的非晶相和结晶相的消光系数之间差别较大，在这些相之间进行可逆转变时这种大差别提供了开关效应。Ge2Sb2Te5处于非晶态的谐振腔配置代表无损耗谐振腔或低损耗谐振腔，其能够有效地转移电磁辐射，并且该配置对应于谐振腔的ON状态。Ge2Sb2Te5处于晶态的谐振腔配置代表一种高损耗谐振腔，其中谐振受到了破坏，并且由此阻碍或抑制了电磁辐射的转移。这种谐振腔对应于谐振腔的OFF状态。通过提供能量实现的在相变材料的非晶态和晶态之间进行可逆转变的能力为开关提供了基础。
当在具有类似消光系数的结构态之间进行可逆转变时，可以实现调制效应。在Ge2Sb2Te5的例子中，对于设计成在如图2所指示的较长波长工作的谐振腔，优选将非晶态选作ON状态。Ge2Sb2Te5向它的晶态的转变使得谐振腔转变到它的OFF状态，从而实现如上面所述的开关。但是，Ge2Sb2Te5向部分晶态的转变使得谐振腔具有大于非晶相但是小于结晶相情况下的消光系数。由此，谐振腔的损耗相对于ON状态增加，但是可能还没有增加到足以提供开关效应的程度。相反，可以部分地而不是全部地消除具有谐振频率的电磁辐射的转移。由此实现了调制效应。
在光子晶体仅部分地包含相变材料的谐振腔实施例中，会发生调制效应而不是开关效应。在这样的光子晶体中，非相变材料部分可以对光子晶体的整体消光系数起到主导作用，而相变材料部分仅提供次要影响。因此，在转变到高度吸收结构态时相变材料的消光系数的显著变化可能并不足以实现开关，但是足以实现调制。处于高度吸收态的相变材料的吸收系数的大小和谐振腔中相变材料的相对丰度指示是出现开关还是出现调制。
尽管上述讨论将Ge2Sb2Te5作为一种代表性相变材料包含到谐振腔中，但是可以理解，通过本发明范围内的所有相变材料，都可以实现相应的特性。不同的相变材料会展现出不同的消光系数(和折射率)随电磁辐射频率的变化，并且在电磁频谱的不同部分上提供开关和调制能力。上面描述的开关和调制原理适用于本发明范围内的所有谐振腔实施例。具有单个缺陷、两个缺陷或多个缺陷(包含次级缺陷)的谐振腔是本发明的范围内的谐振腔的例子。在包含两个或多个缺陷的可以限定两个或多个谐振模式的谐振腔中，对于一些缺陷或全部缺陷来说，可以实现开关和调制，从而为对转移的电磁辐射的效率或频率或者主要衰减路径(反射、透射、向后分出、向前分出)的控制提供进一步的可变性。对占据主导地位的衰减路径的控制为电磁辐射的方向性路由提供了灵活性。在本发明的范围内，例如，通过对相对于透射、向后分出、向前分出衰减路径优化反射衰减路径，可以实现窄带反射器。
这里所描述的公开和讨论是示例性的并且并没有对本发明的实现方式进行限制。这些公开和讨论的多种等价物和可预见的变体都在本发明的范围内。下面的权利要求，并且包含其所有等价物，和上述公开一起规定了本发明的范围。

Claims (32)

1.一种光子晶体，包含周期性地设置在周围电介质之中的宏观电介质单元，所述光子晶体包含相变材料，所述相变材料具有多种结构态，所述结构态包含非晶态和晶态，当提供能量时所述相变材料可以在所述结构态之间进行可逆转变。
2.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述宏观电介质单元包含所述相变材料。
3.根据权利要求1所述的光子晶体，其中在所述光子晶体中存在所述多个结构态中的至少两个。
4.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的折射率在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少25％。
5.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的折射率在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少50％。
6.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的消光系数在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少20％。
7.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的消光系数在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少50％。
8.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的折射率与消光系数的比值在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少25％。
9.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述非晶态和所述晶态的折射率与消光系数的比值在所述光子晶体的光子带隙内的一个或多个频率处相差至少50％。
10.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述相变材料包含硫族元素。
11.根据权利要求10所述的光子晶体，其中所述硫族元素是Te。
12.根据权利要求11所述的光子晶体，其中所述相变材料还包含Ge、Sb或者Cd。
13.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述相变材料包含Ag和In。
14.根据权利要求13所述的光子晶体，其中所述相变材料还包含Sb或者Te。
15.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述光子晶体还包含SiO2。
16.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述宏观电介质单元包含空气。
17.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述宏观电介质单元的尺寸、形状以及光学常数基本上是一致的。
18.根据权利要求17所述的光子晶体，其中改变所述一致的单元中的一个或多个以形成一个或多个缺陷单元，其中所述缺陷单元的尺寸、形状或者光学常数与所述一致的单元是不同的。
19.根据权利要求18所述的光子晶体，其中所述一个或多个缺陷单元在所述光子晶体的光子带隙中提供了一个或多个光子态。
20.根据权利要求1所述的光子晶体，其中所述光子晶体是二维的。
21.根据权利要求20所述的光子晶体，其中所述宏观电介质单元是棒。
22.根据权利要求21所述的光子晶体，其中所述棒周期性地设置成正方形晶格或三角形晶格。
23.根据权利要求21所述的光子晶体，其中所述棒具有非圆形横截面。
24.根据权利要求21所述的光子晶体，其中所述棒包含所述相变材料。
25.根据权利要求24所述的光子晶体，其中所述相变材料形成了所述棒的盖层、内部层或涂层。
26.一种光子装置，包含：
干路波导；
谐振腔，包含根据权利要求19所述的光子晶体，所述谐振腔具有一个或多个谐振模式，所述谐振模式具有谐振频率，所述谐振频率由所述一个或多个缺陷光子态确定；以及
平行于所述干路波导的分出波导；
其中所述谐振腔耦合到所述干路波导和所述分出波导。
27.根据权利要求26所述的光子装置，其中向所述干路波导提供输入数据流，所述输入数据流包含一个或多个输入频率的电磁辐射，所述一个或多个输入频率包含一个输入谐振频率，所述输入谐振频率与所述谐振腔的所述谐振频率中的一个对应，由所述谐振腔将所述输入谐振频率从所述干路波导转移到所述分出波导。
28.根据权利要求27所述的光子装置，进一步包含用于向所述相变材料提供能量的装置，用于提供能量的所述装置所提供的能量的量足以改变所述相变材料的结构态。
29.根据权利要求28所述的光子装置，其中结构态的所述变化改变一个或多个所述谐振频率的频率。
30.根据权利要求28所述的光子装置，其中结构态的所述变化对所述转移进行调制。
31.根据权利要求28所述的光子装置，其中结构态的所述变化对所述转移进行开关。
32.一种电磁辐射频率反射器，包含根据权利要求1所述的光子晶体，所述光子晶体的光子带隙具有低频边和高频边，所述反射器对具有位于所述低频边和所述高频边之间的频率的入射光进行反射。
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Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100487515C (zh) * 2006-03-31 2009-05-13 同济大学 一种波长可调的滤波器及其应用
CN101866065A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 浙江大学 一种相变材料辅助的自持式光控波导光开关
CN102393571A (zh) * 2011-11-09 2012-03-28 南开大学 高速光子晶体波导太赫兹调制器
CN102481799A (zh) * 2009-08-05 2012-05-30 纳诺布雷克株式会社 利用光子晶体特性的打印介质、打印方法和打印设备
CN102119473B (zh) * 2008-06-09 2012-07-04 惠普开发有限公司 用于光学信号路由的圆柱形谐振器
CN103022602A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种具有开关功能的智能空间滤波器
CN103107394A (zh) * 2012-12-27 2013-05-15 北京理工大学 一种基于MEMS工艺THz波段EMXT腔体滤波器
CN105572918A (zh) * 2016-02-15 2016-05-11 欧阳征标 基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关
CN105572921A (zh) * 2016-02-15 2016-05-11 欧阳征标 基于光子晶体t型波导的磁控二选一直角输出光路开关
CN106028614A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 苏州大学 产生连续可调谐缺陷模的等离子体光子晶体的装置及方法
CN108089350A (zh) * 2017-11-15 2018-05-29 华中科技大学 一种基于硫系相变材料的全光开关及其制备方法
CN108666764A (zh) * 2018-04-23 2018-10-16 天津工业大学 一种多频带超薄太赫兹强吸收体
CN110212865A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 南京大学 可编程波束调节器
CN110320578A (zh) * 2019-07-17 2019-10-11 南京理工大学 一种近红外波段可调谐多功能波束调控器件
CN110646958A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 南京林业大学 一种基于磁光介质与pt对称结构的多通道信号选择器及其使用方法
CN110703466A (zh) * 2019-09-19 2020-01-17 深圳大学 一种二元相变光调制单元、调制方法、光调制装置及设备
CN111221153A (zh) * 2020-01-19 2020-06-02 湖北民族大学 基于plzst反铁电光子晶体的可调光开关及调控方法
CN111290144A (zh) * 2018-12-06 2020-06-16 新沂淳迅光电科技有限公司 一种光子晶体数字型光开关
CN111910154A (zh) * 2020-07-29 2020-11-10 华中科技大学 一种动态频率选择表面结构及其制备方法
CN111999802A (zh) * 2020-08-11 2020-11-27 华中科技大学 一种非易失可编程的集成光子器件及其设计方法
CN112490683A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 南京大学 一种机械可调的电磁偏折器及其电磁波反射角度调控方法
WO2021103335A1 (zh) * 2019-11-30 2021-06-03 华南理工大学 一种基于光子晶体的可调谐带阻滤波器
CN112987176A (zh) * 2021-03-09 2021-06-18 北京大学 基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法
CN113031313A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 浙江大学 一种基于相变材料的可调控红外伪装与隐身薄膜
CN113608281A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 中山大学 一种具有相位和振幅调控能力的反射式动态超构表面器件
CN113671688A (zh) * 2021-07-27 2021-11-19 南京大学 一种广谱可调超窄带通滤光系统
CN114019606A (zh) * 2022-01-06 2022-02-08 浙江大学 一种小型宽带模式转换器件

Families Citing this family (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3743637B2 (ja) * 2001-08-23 2006-02-08 独立行政法人理化学研究所 フォトニック結晶および光導波素子
US6985373B2 (en) * 2002-08-23 2006-01-10 Energy Conversion Devices, Inc. Binary beam steering device
JP4569942B2 (ja) * 2002-09-26 2010-10-27 三菱電機株式会社 光アクティブデバイス
EP1403684A1 (en) * 2002-09-30 2004-03-31 Corning Incorporated High-speed optical modulator
JP2004233476A (ja) * 2003-01-29 2004-08-19 Nec Corp フォトニック結晶光回路及びその制御方法
US20050201660A1 (en) * 2004-03-11 2005-09-15 Grot Annette C. Apparatus for single nanoparticle detection
US7489846B2 (en) * 2004-03-11 2009-02-10 Agilent Technologies, Inc. Photonic crystal sensors
US20060024000A1 (en) * 2004-03-11 2006-02-02 Sigalas Mihail M Conducting cavity sensor
CN100444016C (zh) * 2004-05-24 2008-12-17 中国科学院光电技术研究所 光子晶体变频装置
JP4493452B2 (ja) * 2004-09-16 2010-06-30 シャープ株式会社 光機能素子およびその製造方法
JP4603847B2 (ja) * 2004-10-15 2010-12-22 キヤノン株式会社 共振器および発光素子および波長変換素子
WO2006046177A2 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor device with tunable energy band gap
WO2006046178A1 (en) * 2004-10-27 2006-05-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor device with tunable energy band gap
WO2006051942A1 (ja) * 2004-11-15 2006-05-18 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 光導波路素子
FR2879357A1 (fr) * 2004-12-14 2006-06-16 Thomson Licensing Sa Perfectionnement aux antennes a bandes interdites photoniques
US7050659B1 (en) * 2005-03-31 2006-05-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Optically modulable photonic bandgap medium
JP4921038B2 (ja) * 2005-06-07 2012-04-18 キヤノン株式会社 共振器及びこれを用いた発光素子
US7812703B2 (en) * 2006-03-23 2010-10-12 Innovative Micro Technology MEMS device using NiMn alloy and method of manufacture
TWI304278B (en) * 2006-06-16 2008-12-11 Ind Tech Res Inst Semiconductor emitting device substrate and method of fabricating the same
JP4769658B2 (ja) * 2006-07-31 2011-09-07 キヤノン株式会社 共振器
KR100877398B1 (ko) * 2006-11-24 2009-01-08 재단법인서울대학교산학협력재단 포토닉 메모리 장치 및 포토닉 센서 장치
US7687304B2 (en) * 2006-11-29 2010-03-30 Innovative Micro Technology Current-driven device using NiMn alloy and method of manufacture
US7777690B2 (en) 2007-03-30 2010-08-17 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Radio frequency lens and method of suppressing side-lobes
US7463214B2 (en) * 2007-03-30 2008-12-09 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for steering radio frequency beams utilizing photonic crystal structures
US8614743B2 (en) * 2007-09-24 2013-12-24 Exelis Inc. Security camera system and method of steering beams to alter a field of view
US20100134876A1 (en) * 2008-07-10 2010-06-03 Michael Fiddy Wireless signal proximity enhancer
US20100068278A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liablity Corporation Of The State Of Delaware Ex vivo modifiable medicament release-associations
US20100068275A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Personalizable dosage form
US20100068233A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Modifiable dosage form
US20100068152A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Ex vivo modifiable particle or polymeric based final dosage form
US20100068235A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete LLC, a limited liability corporation of Deleware Individualizable dosage form
US20100069887A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Multiple chamber ex vivo adjustable-release final dosage form
US20100068153A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Ex vivo activatable final dosage form
US20100069821A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-18 Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware Ex vivo modifiable medicament release-sites final dosage form
WO2010039631A1 (en) * 2008-09-30 2010-04-08 The Regents Of The University Of California Photonic crystal solar cell
US8261557B2 (en) * 2008-12-05 2012-09-11 Raytheon Company Heat transfer devices based on thermodynamic cycling of a photonic crystal with coupled resonant defect cavities
CN101840024A (zh) * 2010-04-07 2010-09-22 浙江日风电气有限公司 一种基于二维光子晶体偏振通道下路滤波器
US8477402B2 (en) 2010-09-20 2013-07-02 The Invention Science Fund I Llc Photonic modulation of a photonic band gap
WO2013057688A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-25 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Over-moded resonant cavity for magnetic resonance based on a photonic band gap stucture
CN102565935B (zh) * 2012-01-31 2014-04-16 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 谐振耦合双向传输光子晶体波导及制作方法
CN105027428B (zh) * 2013-03-08 2017-09-22 国立研究开发法人科学技术振兴机构 热辐射光源以及太阳能发电装置
JP6172789B2 (ja) * 2013-03-08 2017-08-02 国立大学法人京都大学 レーザ装置
US9888283B2 (en) 2013-03-13 2018-02-06 Nagrastar Llc Systems and methods for performing transport I/O
USD758372S1 (en) 2013-03-13 2016-06-07 Nagrastar Llc Smart card interface
CN103235361B (zh) * 2013-04-27 2015-06-24 江苏大学 一种二维等离子体光子晶体带隙控制方法
JP6106107B2 (ja) * 2014-02-12 2017-03-29 日本電信電話株式会社 光共振器
CN104950383B (zh) * 2014-09-29 2020-11-13 欧阳征标 方孔式正方晶格光子晶体低折射率双补偿散射柱直角波导
CN104950389B (zh) * 2014-09-29 2017-01-25 欧阳征标 圆柱式正方晶格光子晶体高折射率双补偿散射柱直角波导
CN104950384B (zh) * 2014-09-29 2020-11-13 欧阳征标 圆孔式正方晶格光子晶体低折射率双补偿散射柱直角波导
CN104950385B (zh) * 2014-09-29 2017-01-11 欧阳征标 方柱式正方晶格光子晶体高折射率双补偿散射柱直角波导
CN104597631B (zh) * 2014-09-29 2018-09-18 欧阳征标 一种引入三角引导柱的宽频带三端口光环行器
US9584092B2 (en) 2015-04-14 2017-02-28 International Business Machines Corporation Mechanical resonator with a spring-mass system comprising a phase-change material
USD864968S1 (en) 2015-04-30 2019-10-29 Echostar Technologies L.L.C. Smart card interface
CN104820264B (zh) * 2015-05-27 2017-11-14 欧阳征标 旋转空心正方柱与旋转三角柱二维正方晶格光子晶体
US20170033429A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-02 Qualcomm Incorporated Tunable cavity resonator
WO2017187151A1 (en) * 2016-04-27 2017-11-02 Oxford University Innovation Ltd. Optical device
WO2018183883A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 Massachusetts Institute Of Technology Gsst and applications in optical devices
EP3521912B1 (en) 2018-01-31 2021-10-27 IMEC vzw An optical device for forming a distribution of a three-dimensional light field
EP3746843A4 (en) 2018-01-31 2022-02-23 Massachusetts Institute of Technology METHOD AND DEVICE FOR MODULATION OF LIGHT WITH PHASE-CHANGE MATERIALS
US11493667B2 (en) 2018-01-31 2022-11-08 Northwestern University Photonic crystals comprising nanoparticles and spacer groups
WO2020096913A1 (en) 2018-11-08 2020-05-14 Luminous Computing, Inc. System and method for photonic computing
EP3718963B1 (en) * 2019-04-03 2024-09-04 Infineon Technologies AG Pillar photonic crystal
US11187889B2 (en) 2019-04-29 2021-11-30 International Business Machines Corporation Phase-change spatial light modulator
CN110196469A (zh) * 2019-06-26 2019-09-03 青岛大学 耦合腔光子晶体波导中的慢光特性测量及动态调制方法
US11656485B2 (en) 2019-07-11 2023-05-23 Luminous Computing, Inc. Photonic bandgap phase modulator, optical filter bank, photonic computing system, and methods of use
US11500410B1 (en) 2020-05-06 2022-11-15 Luminous Computing, Inc. System and method for parallel photonic computation
US12055433B2 (en) * 2021-04-12 2024-08-06 Wuhan University Of Technology Grating enhanced distributed vibration demodulation system and method based on three-pulse shearing interference
CN113938201B (zh) * 2021-09-18 2023-02-10 华中科技大学 一种光纤网络
CN114690325B (zh) * 2022-04-28 2023-11-03 桂林电子科技大学 面向光片上网络的光子晶体可调谐多通道滤波器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5272667A (en) * 1989-12-29 1993-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Optical information recording apparatus for recording optical information in a phase change type optical recording medium and method therefor
US5166758A (en) * 1991-01-18 1992-11-24 Energy Conversion Devices, Inc. Electrically erasable phase change memory
US5187461A (en) * 1991-02-15 1993-02-16 Karl Brommer Low-loss dielectric resonator having a lattice structure with a resonant defect
US5689275A (en) * 1995-05-16 1997-11-18 Georgia Tech Research Corporation Electromagnetic antenna and transmission line utilizing photonic bandgap material
US5825046A (en) * 1996-10-28 1998-10-20 Energy Conversion Devices, Inc. Composite memory material comprising a mixture of phase-change memory material and dielectric material
US6483640B1 (en) * 1997-04-08 2002-11-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Optical notch filters based on two-dimensional photonic band-gap materials
US6130969A (en) * 1997-06-09 2000-10-10 Massachusetts Institute Of Technology High efficiency channel drop filter
US6011757A (en) * 1998-01-27 2000-01-04 Ovshinsky; Stanford R. Optical recording media having increased erasability
US5999308A (en) * 1998-04-01 1999-12-07 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems for introducing electromagnetic radiation into photonic crystals
US6141241A (en) * 1998-06-23 2000-10-31 Energy Conversion Devices, Inc. Universal memory element with systems employing same and apparatus and method for reading, writing and programming same
US6278105B1 (en) * 1999-01-25 2001-08-21 Lucent Technologies Inc. Transistor utilizing photonic band-gap material and integrated circuit devices comprising same
US6697542B2 (en) * 2000-12-29 2004-02-24 Lucent Technologies Inc. Integrated optical switches using nonlinear optical media
EP1428212A4 (en) * 2001-09-01 2008-01-09 Energy Conversion Devices Inc STORING DATA INCREASED IN OPTICAL MEMORY AND RECOVERY SYSTEMS USING BLUE LASERS AND / OR PLASMON LENSES

Cited By (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100487515C (zh) * 2006-03-31 2009-05-13 同济大学 一种波长可调的滤波器及其应用
CN102119473B (zh) * 2008-06-09 2012-07-04 惠普开发有限公司 用于光学信号路由的圆柱形谐振器
CN102481799B (zh) * 2009-08-05 2016-06-01 纳诺布雷克株式会社 利用光子晶体特性的打印介质、打印方法和打印设备
CN102481799A (zh) * 2009-08-05 2012-05-30 纳诺布雷克株式会社 利用光子晶体特性的打印介质、打印方法和打印设备
CN101866065A (zh) * 2010-05-28 2010-10-20 浙江大学 一种相变材料辅助的自持式光控波导光开关
CN102393571A (zh) * 2011-11-09 2012-03-28 南开大学 高速光子晶体波导太赫兹调制器
CN102393571B (zh) * 2011-11-09 2014-01-01 南开大学 高速光子晶体波导太赫兹调制器
CN103022602A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种具有开关功能的智能空间滤波器
CN103022602B (zh) * 2012-12-25 2014-12-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种具有开关功能的智能空间滤波器
CN103107394A (zh) * 2012-12-27 2013-05-15 北京理工大学 一种基于MEMS工艺THz波段EMXT腔体滤波器
CN105572921A (zh) * 2016-02-15 2016-05-11 欧阳征标 基于光子晶体t型波导的磁控二选一直角输出光路开关
CN105572918B (zh) * 2016-02-15 2021-02-19 深圳大学 基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关
CN105572918A (zh) * 2016-02-15 2016-05-11 欧阳征标 基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关
CN105572921B (zh) * 2016-02-15 2021-02-19 深圳大学 基于光子晶体t型波导的磁控二选一直角输出光路开关
CN106028614A (zh) * 2016-07-28 2016-10-12 苏州大学 产生连续可调谐缺陷模的等离子体光子晶体的装置及方法
CN106028614B (zh) * 2016-07-28 2018-09-25 苏州大学 产生连续可调谐缺陷模的等离子体光子晶体的装置及方法
CN108089350A (zh) * 2017-11-15 2018-05-29 华中科技大学 一种基于硫系相变材料的全光开关及其制备方法
WO2019095677A1 (zh) * 2017-11-15 2019-05-23 华中科技大学 一种基于硫系相变材料的全光开关及其制备方法
CN108666764A (zh) * 2018-04-23 2018-10-16 天津工业大学 一种多频带超薄太赫兹强吸收体
CN111290144B (zh) * 2018-12-06 2022-06-03 江苏长实基业电气科技有限公司 一种光子晶体数字型光开关
CN111290144A (zh) * 2018-12-06 2020-06-16 新沂淳迅光电科技有限公司 一种光子晶体数字型光开关
CN110212865A (zh) * 2019-05-28 2019-09-06 南京大学 可编程波束调节器
CN110320578A (zh) * 2019-07-17 2019-10-11 南京理工大学 一种近红外波段可调谐多功能波束调控器件
CN110703466A (zh) * 2019-09-19 2020-01-17 深圳大学 一种二元相变光调制单元、调制方法、光调制装置及设备
CN110646958A (zh) * 2019-09-27 2020-01-03 南京林业大学 一种基于磁光介质与pt对称结构的多通道信号选择器及其使用方法
CN110646958B (zh) * 2019-09-27 2023-08-18 南京林业大学 一种基于磁光介质与pt对称结构的多通道信号选择器及其使用方法
WO2021103335A1 (zh) * 2019-11-30 2021-06-03 华南理工大学 一种基于光子晶体的可调谐带阻滤波器
CN111221153A (zh) * 2020-01-19 2020-06-02 湖北民族大学 基于plzst反铁电光子晶体的可调光开关及调控方法
CN111910154A (zh) * 2020-07-29 2020-11-10 华中科技大学 一种动态频率选择表面结构及其制备方法
CN111910154B (zh) * 2020-07-29 2022-08-02 华中科技大学 一种动态频率选择表面结构及其制备方法
CN111999802B (zh) * 2020-08-11 2021-10-08 华中科技大学 一种非易失可编程的集成光子器件及其设计方法
CN111999802A (zh) * 2020-08-11 2020-11-27 华中科技大学 一种非易失可编程的集成光子器件及其设计方法
CN112490683B (zh) * 2020-12-02 2021-09-07 南京大学 一种机械可调的电磁偏折器及其电磁波反射角度调控方法
CN112490683A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 南京大学 一种机械可调的电磁偏折器及其电磁波反射角度调控方法
CN112987176B (zh) * 2021-03-09 2022-02-11 北京大学 基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法
CN112987176A (zh) * 2021-03-09 2021-06-18 北京大学 基于非线性调控的二维拓扑光子晶体路由器件及实现方法
CN113031313A (zh) * 2021-03-19 2021-06-25 浙江大学 一种基于相变材料的可调控红外伪装与隐身薄膜
CN113608281A (zh) * 2021-06-25 2021-11-05 中山大学 一种具有相位和振幅调控能力的反射式动态超构表面器件
CN113608281B (zh) * 2021-06-25 2022-09-30 中山大学 一种具有相位和振幅调控能力的反射式动态超构表面器件
CN113671688A (zh) * 2021-07-27 2021-11-19 南京大学 一种广谱可调超窄带通滤光系统
CN113671688B (zh) * 2021-07-27 2022-10-18 南京大学 一种广谱可调超窄带通滤光系统
CN114019606A (zh) * 2022-01-06 2022-02-08 浙江大学 一种小型宽带模式转换器件

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003267994A8 (en) 2004-02-25
AU2003267994A1 (en) 2004-02-25
US20040027646A1 (en) 2004-02-12
CN1330995C (zh) 2007-08-08
JP4156591B2 (ja) 2008-09-24
WO2004015452A3 (en) 2004-04-29
WO2004015452A2 (en) 2004-02-19
EP1547028A2 (en) 2005-06-29
US6859304B2 (en) 2005-02-22
EP1547028A4 (en) 2007-08-08
JP2005535919A (ja) 2005-11-24

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