1。2光子晶体的研究进展由于具备不同于传统材料的特长和优势，光子晶体的“新宠”位置逐渐牢固，其在很多方面如通信、微结构、医学、环保有着极大的发展潜力，已成为当下物理学、光电子学、电动力学、纳米光学等学科的研究重点及热点，其领域所取得的成果更是层出不穷。1987年，EliYablonovitch教授和John教授分别提出的一种折射率周期性改变的人工材料光子晶体这一新概念，很快在1990年K。M。Ho就验证出光子带隙在金刚石中存在的事实；1991年第一个具有全方位光子带隙的结构经Yablonovitch的制作问世，其带隙范围10GHz-13GHz，[3],[4]且实验测量结果完全吻合之前的理论运算，进而试验验证了在光子晶体中光子禁带的存在。1993年的光子晶体偶极子天线专利的申请标志着军事应用中开始出现光子晶体这灵巧的结构，没过几年，在1996到1999年便有Qian等人相继研制出光子晶体微带贴片天线，进一步提高了天线效率，天线这一使命就让光子晶体在1998年成为美国“重组天线计划”的技术支撑，光子晶体得到越来越多的人关注，1999年，英国紧随其后，斥巨资开展了“超快光子学合作计划”，付出很快得到了回报，美国麻省理工和英国贝斯大学制备的光子晶体光纤光缆，传输的能量或信息可实现成倍增加，理论上能够无损耗远距离传输，并且能够实现高功率激光的传输。[5]这一成绩打开了光子晶体在军事领域的新方向应用，光子晶体光子集成线路计划在2000年放上了桌面，光子晶体进入了飞速发展的新时代。当然，我国科学工作者在光子晶体方面也取得了不错的成绩。在近年来，本文的研究重点磁性光子晶体也引起了科学工作者的日益重视。在外加磁场的情况下，这种光子晶体实现时间反演对称性破缺，从而导致其边界模的单向传输（单向电磁边界模），该发现为很多新型光功能器件的构成提供了新思路。

1。3光子晶体的特性与应用

光子晶体按构成材料可分为：介质型光子晶体、金属性光子晶体、磁性光子晶体等，根据不同的用处来选择合适的光子晶体种类，本文是着重介绍了磁性光子晶体。相对于介质光子晶体，磁性光子晶体是指含有磁性材料的周期性结构。磁性材料的磁导率由于受到外加磁场的调节，给光子晶体带来一系列新的现象和性质，吸引了大量关注。近期的研究表明，将铁氧体材质的磁性光子晶体应用于微波天线，不仅可以减小天线尺寸还可以改善天线的增益等性能[6,7],此外，利用磁性材料磁导率可调的特点，可以制备频率可调器件，

比如磁控滤波器、磁可调分束器等。一般认为光子晶体不同介质的波阻抗（√µrsr）差值越大越容易出现带隙，故经常通过设计光子晶体材料的磁导率和介电常数以获得较好的带隙特性。磁性光子晶体的带隙特性不仅取决于不同材料的波阻抗差，同时也受到磁性材料

的磁特性和外加偏置磁场的影响，通过调控外加偏置磁场可以实现对磁性光子晶体带隙特性的控制，因此较之介质光子晶体，磁性光子晶体具有带隙特性可调的优势。

光子晶体依照空间分布维度，可以分为一维、二维、三维光子晶体，示意图分别见于图1。1(a)、(b)、(c)。[8]

图1。1（a）一维光子晶体示意图（b）二维光子晶体示意图（c）三维光子晶体示意图

一维光子晶体的结构与布拉格光栅类似，由两种不同材料在单一方向上周期性排列而成，空间上周期性出现结构称之为晶胞，其空间尺度a为晶格常数，如图1。1（a）中所示。通常情况下晶格常数与工作波段波长处于相同数量级，比如微波段的晶格常数一般在1cm左右。来自优I尔Y论S文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520~18766