光子晶體的光學(xué)帶隙是如何形成的？

光子晶體的光學(xué)帶隙形成主要源于其內(nèi)部折射率的周期性變化。這種周期性結(jié)構(gòu)類似于半導(dǎo)體中離子排列形成的周期勢(shì)場(chǎng)，能夠調(diào)制光波的傳播行為。**具體來說**，當(dāng)電磁波在具有不同折射率介質(zhì)交替排列的光子晶體結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)，**會(huì)經(jīng)歷布拉格散射**（Bragg scattering），導(dǎo)致光的色散關(guān)系發(fā)生改變并形成能帶結(jié)構(gòu)。這些能級(jí)之間的間隔即為所謂的“禁區(qū)”或“帶隙”，能量落在這一區(qū)域內(nèi)的特定頻率的電磁波光無法在該材料中傳播而被完全反射出去或被局域化在某些區(qū)域內(nèi)。此外，多重散射效應(yīng)和邊界條件也是解釋帶隙產(chǎn)生的重要機(jī)制：多重散射后的各分波形會(huì)與未散射的分波疊加而形成總電場(chǎng)分布；若這些波的干涉結(jié)果是建設(shè)性的但彼此互不連通則會(huì)導(dǎo)致能量的局部積累而無法傳遞至其他方向從而形成帶隙; 而考慮二維甚至三維結(jié)構(gòu)的邊界條件時(shí)也需滿足相應(yīng)的電磁場(chǎng)連續(xù)性要求進(jìn)而可能導(dǎo)致某些頻段內(nèi)的模式無法存在從而構(gòu)成另一類形式的"禁區(qū)"?？傊@些因素共同作用使得具有特定波長(zhǎng)范圍的光線無法在光子品體中有效傳輸從面形成了獨(dú)特且重要的「 光 學(xué) 帶 隙」現(xiàn)象 。