互动科普

就像半导体材料影响电流一样，光子晶体也能够影响光的传播。光子晶体通常由不同折射率介质中规则排列的气穴构成，它能根据入射光波长和气穴对微波散射，来决定传播还是反射光束。由于光子晶体的特性(比如从发射状态转换到传播状态很难调节)，它的发展远远滞后于半导体材料。最近一些研究团体找到了多种方法求制造光子晶体，他们将液晶“微滴”掺杂到聚合物中，然后施加电就能控制它的光学反应。

制造过程如下：将单体分子和液晶分子的混合体夹在两片感光底层之间，就像给玻璃镀上一层导电膜一样。然后用两束或多束激光照射，使材料分子以一定方式排列并极化，产生特定的干涉图样，即当激光束交叠时生成明暗交错的区域(这就是全息技术)。在干涉图样中的亮点，单体分子相互连接，形成复杂的聚合物网络。随着反应的进行，单体分子不断从暗区向明区扩散，使得液晶分子在暗区汇集，最终形成了固体聚合物。聚合物中嵌入的液晶微滴完全按照全息干涉图样中暗区的位置进行排列。

由于液晶微滴的光轴取向是随机的，使光线发生散射，因而这种材料可用来制造光子晶体。给它施加电压时，微滴的光轴就能指向同一方向，这样可以实现光子晶体的动态控制。这些排列整齐的微滴和周围的聚合物点阵具有同样的折射率，因而它这时就像一块纯净的塑料那样透明。

当仅采用两束激光时，液晶微滴在聚合物中按层排列，形成衍射光栅。这种材料的现最早要追溯到1980年代末期，从技术角度上来说它们还不能被称为光子晶体，因为其构造只有一个方向。

1999年，德国卡尔斯鲁厄大学(Karlsruhe University)的Kurt Busch和多伦多大学的Sajeev John提出了将液晶运用到光子晶体中的想法。早期实现这种想法的典型做法是：在紧密压合的硅片之间加入液晶。

最近有两个研究小组支撑了这种光子晶体。

目前制造的液晶光子晶体，其光学性能都还比较差，因为液晶折射光线的能力仅比聚合物衬底稍强。

【何毓嵩/译 杨光/校】