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(lái)說(shuō)**，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(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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 。