[發明專利]一種微波光子晶體及其制備方法

有效

• 申請號: 201310103280.4
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104076438B
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 章健;徐一鳴;李冬松
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: G02B6/122
• 分類號: G02B6/122;G02B6/136
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種微波光子晶體及其制備方法，所述微波光子晶體包括周期性排列的介質柱體，與所述介質柱體軸向近似垂直的上表面和下表面，所述介質柱體分別與所述上表面和/或所述下表面的連接縫隙之間通過納米粒子熔合連接。本發明提供的微波光子晶體，采用與整體器件同樣的納米粒子材料作為熔合材料，可以在較低溫度下進行微波光子器件的熔合組裝，解決了在傳統微波光子晶體器件加工工藝中各個部件之間的連接不致密，器件整體性差的問題，大大提高加工光子晶體器件的性能，可廣泛適用于微波諧振腔、集成光路的光源和波導等領域。

技術領域

本發明涉及光子晶體技術領域，尤其涉及一種微波光子晶體及其制備方法。

背景技術

光子晶體(photonic crystal：PC)是一類由金屬或者電介質材料構成的具有周期性晶格排列的宏觀結構，可以通過適當的設計和構造其周期性排列產生所需的光子帶隙結構，從而阻止或者允許特定頻率的光或者電磁波沿某些方向的傳播，進而達到改變乃至控制光或者電磁波傳播的目的。光子晶體被廣泛應用于無閾值激光器，無損耗的反射鏡，彎曲光路，高品質因子的光學微腔，低驅動能量的非線性開關和放大器等。

目前研究較多的兩維光子晶體被認為在加速器相關的應用上具有很大的應用潛力，其中利用光子帶隙原理設計的光子帶隙諧振腔能夠起到模式選擇的功能，由于它們工作的頻率范圍常常處于微波頻段，通常稱此類光子晶體為微波光子晶體。微波光子晶體由于其結構的特殊性，周期性晶格陣列結構與內表面之間通過純粹的機械咬合并不能滿足其對高品質因數的要求，并盡可能保證內表面的品質。通常的做法是分別制造表面和柱狀結構，然后進行連接形成微波光子晶體。在連接過程中，為了不破壞器件的結構和改變其材料的性能，通常采用低熔點金屬對于柱狀結構和表面進行熔合，使得相應的操作可以在較低的溫度下進行。這一制造方法下成型的微波光子晶體一般而言整體性較差，尤其在柱狀結構和內表面連接處的很難做到完全的無縫連接。同時在加工過程中通常采用與內表面和柱狀結構不同的低熔點技術作為熔合材料，其通常與表面所用材料具有不同的電磁學特性，從而在一定程度上影響微波光子晶體諧振腔的最終性能。

現有的高品質微波光子晶體的加工方法主要有兩種：金屬焊接和電解沉積成型。

金屬焊接是在晶格陣列結構與諧振腔壁的接合處放置焊接材料，通過高溫加熱使焊接材料融化，使被接合的兩部分實現良好的電接觸。焊接材料通常為合金，例如伍德合金，使其熔點低于被焊接的金屬，但因其接合處含有其它金屬材料，使其在對材料一致性要求很高的應用中受到限制(例如高真空器件)，同時傳統焊接材料的形態和尺寸也無法保證其對微小縫隙(例如微米級別以下)的有效填充。

電解沉積法是基于一種電鍍生長的過程，將微波光子晶體內部所有的中空部分用熔點很低或易溶解的金屬做成模具，并將該模具置于電解池中。這種方法的特點是制備精度高，一體化程度好，但只能制備整體為一種金屬材料的光子晶體。對于基于不同金屬材料或是電介質材料的光子晶體結構，電解沉積成型的方法則無法實現。

發明內容

本發明所解決的問題是提供一種微波光子晶體，用于解決光子晶體在制備過程中各部件之間連接不緊密，器件整體性差從而影響光子晶體性能的問題。

為解決上述問題，本發明提出了一種微波光子晶體，包括周期性排列的介質柱體，與所述介質柱體軸向近似垂直的上表面和下表面，其中，所述介質柱體分別與所述上表面和/或所述下表面的連接縫隙之間通過納米粒子熔合連接。

進一步地，所述納米粒子的材料與所述上表面和下表面的材料相同。

進一步地，所述介質柱體的材料為金屬材料或電介質材料。

本發明為了解決上述技術問題還提供了一種微波光機晶體的制備方法，包括如下步驟：

在所述介質柱體分別與所述上表面和/或所述下表面的連接縫隙之間填充所述納米粒子；