如何实现低功耗的全光学晶体管？这种新型光子晶体值得关注！

　　光子晶体是指具有光子带隙（PhotonicBand-Gap，简称为PBG）特性的人造周期性电介质结构，有时也称为PBG光子晶体结构。所谓的光子带隙是指某一频率范围的波不能在此周期性结构中传播，即这种结构本身存在“禁带”。

　　迄今为止，已有多种基于光子晶体的全新光子学器件被相继提出，包括无阈值的激光器，无损耗的反射镜和弯曲光路，高品质因子的光学微腔，低驱动能量的非线性开关和放大器，波长分辨率极高而体积极小的超棱镜，具有色散补偿作用的光子晶体光纤，以及提高效率的发光二极管等。光子晶体的出现使信息处理技术的“全光子化”和光子技术的微型化与集成化成为可能，它可能在未来导致信息技术的一次革命，其影响可能与当年半导体技术相提并论。

　　光子晶体的制备有一定的难度，因为光子晶体的晶格尺度和光的波长具有相同的数量级，如：对于光通信波段（波长1.55μm），要求光子晶体的晶格在0.5μm左右。近些年来，在人们不断探索和试验的过程中，出现了许多可行的人工制备方法，如：介质棒堆积、精密机械钻孔、胶体颗粒自组织生长、胶体溶液自组织生长和半导体工艺等。用这些方法，通过人工地控制光子晶体中介电材料之间介电常数的配比和光子晶体的微周期性结构，可以制备出带有各种带隙的光子晶体。

　　在《先进光子学（AdvancedPhotonics）》杂志上发表的一篇新论文中，美国加州大学圣迭戈分校的ShimonRubin和YeshaiahuFainman用液体创造出一款灵活且耐用的光子晶体，证明了这是有可能实现的。

　　他们执行了一系列的运算，基于液体薄膜中非常局部化的加热，来预测光子晶体的组成和性能。

　　（图片来源于研究人员）

　　液体通常不被认为是光子晶体的一个好选择，因为液体没有固定的结构。一个光子晶体的光学特性，取决于光线要能够反映出数百万个精确放置的结构。但是液体起伏涨落，所以结构很快就会被冲掉。

　　然而，Rubin和Fainman表示，在一个超薄液体膜和一个固体或气体的界面处，液体表面张力和局部温度之间的相互作用会创造出一个小型结构（例如，液体堆积成小山丘）。然而，尚不清楚结构是否足够明显，以至于能够像超表面（一种光子晶体）一样工作，并改变光线的传播。

　　研究人员研究了液体薄膜的几种布置，它使得光线在液体内被轻而易举地引导（至少是部分地）。研究人员采用液体的光学与热学特性，结合流体动力学方程和光学传播来计算液体吸收的热量，以及它是如何引起局部形变的。

　　为了证明他们提议的超表面的作用，研究人员计算了一个激光器的阈值。此外，通过改变光波之间的角度，或者用于创造图案的光线波长，图案可被动态改变。甚至连运动的图案也可以通过调节这些光波中的某一个来创造。