光子晶體超材料你聽說過嗎，軍事用途極為廣泛

「超材料」是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工複合結構或複合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上進行結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料，達成特殊功能。這類材料的主要成員之一就是光子晶體。

上世紀80年代後期，美國人率先提出了光子晶體的概念。

光子晶體按照折射率周期變化的空間維度分為三類：一維光子晶體是由不同介電常數材料在一維空間周期排列而成的，光子帶隙出現在一維周期方向上。二維光子晶體是由一系列不同介電常數材料的圓柱、球或者棒在二維空間周期排列而成，光子帶隙出現在二維平面各個方向上。三維光子晶體是由一系列不同介電常數材料的圓柱或者球在三維空間周期排列而成，光子帶隙出現在各個方向上。絕大多數光子晶體都是人工設計製造出來的，自然界中有為數不多的天然光子晶體，比如蛋白石、蝴蝶翅、海老鼠毛等。

光子晶體的製備有一定難度，難易程度主要取決於光子晶體的空間維數和光子帶隙的所在頻段。在工作頻率處，光子晶體的晶格周期通常為導波波長一半的數量級。因此，要得到光子帶隙在紅外和可見光區域的光子晶體，晶格常數必須在微米或者亞微米級別，這在實驗室製備和工業生產上是很難實現的。而在微波區域，晶格常數就放寬到毫米到分米量級，可以用機械加工的辦法較為方便地製備。特別是一維和二維的帶隙結構易於實現且便於集成，因此在微波集成中得到了廣泛應用。

現在已經出現了基於諧振型吸波材料設計的超薄光子晶體微波吸收層：以十字孔徑型（孔徑和寬度的變化會引起吸波能力的變化）光子晶體為基本單元，這種單元周期性排列可構成高阻表面，在該表面上加上電阻材料損耗微波能量，可以製備出薄的多的微波吸收材料，而一般的諧振型微波吸收材料厚度常需要達到波長四分之一或者十分之一的量級。但遺憾的是，其對頻率的適應性不夠高，必須由適應不同頻率段的多層材料複合，才能達到較寬頻段微波的吸收，而一旦多層複合，這類隱身材料厚度較小的優勢也會被部分抵消。

雖然隱身用途光子晶體還未體現出優勢，但用於製備集成電路器件，其重量和成本相對於傳統材料則具有絕對優勢，可明顯提高功能集成性，對軍用電子設備意義重大；也可用於光纖製備，提高軍用通信的容量和可靠性；還可用於激光器光學器件的製備，可減少能量損耗，提高激光轉化效率，對激光器小型化以用于軍事有很大意義。

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