【微型光谱仪应用】微型光谱仪在光子晶体性能表征研究中的应用

一、背景

光子晶体（Photonic Crystals, PhCs）是一种由不同折射率的介质周期性排列而成的人工微结构，它可以产生一种称为光子带隙的“禁止”频率，具有波长选择的功能，可以有选择地使某个波段的光通过而阻止其它波长的光通过其中，因此可以产生许多奇妙的光学现象。

二、应用概述

通过设计和制造光子晶体及其器件，可以控制光子的运动，从而用于抑制自发发射、增强半导体激光器以及光学元件的集成和小型化制造各种小型化集成光电、量子光学设备乃至集成光量子平台。

例如，光子晶体光纤利用内部不同排列形式的气孔对光的调制，使光被限制在低折射率的光纤芯区传播，不但比传统光纤具有更低的损耗，而且其光子带隙结构在非线性光学、超精密光学测量、量子光学等领域都有具有广阔的应用。

图1 光子晶体光纤

长期从事材料微观结构与宏观性能关联规律研究的某高校重点实验室课题组，使用海洋光学光谱仪对光子晶体不同偏正态的反射率进行了对比实验。

实验光路如图2所示，光谱仪通过显微适配器耦合到显微镜的光路中，借助显微镜的成像系统可以精确定位光谱仪探测区域，同时通过更换不同的显微镜偏光片对光子晶体不同偏正状态下的反射率进行测量。

在实验过程中只需将制备好的光子晶体载玻片放置在图2实验装置的物镜下方，即可立即从光谱仪软件中显示该光子晶体特定区域，特定波段的相对反射率的大小，同时通过更换偏光片对光子晶体特定偏正方向上的反射率进行测量，从而表征光子晶体相关的性能。使用海洋光学便携式的微型光谱仪，大大提高了实验效率。

图2 测试光子晶体反射率实验装置

三、实验装置

典型配置如下：

四、结语

使用海洋光学便携式光谱仪测试系统，可以获得不同区域，不同偏正状态下的光子晶体反射率，从而有助于高效率的对光子晶体相关特征进行表征，从而制备出符合预期的光子晶体材料。海洋光学反射率测试系统，灵活多变，通过添加不同的附件，可以适用于多种应用环境，大大提高了实验效率，降低了实验成本。