近日，我院智光实验室侯金教授团队在完全光子带隙的研究上取得重要进展，相关研究成果已以题目为“Complete two-dimensional photonic bandgap in refractive-index ratio 2.1 photonic crystals due to high-order bands”的学术论文被美国光学协会（Optica）旗下的光学TOP学术期刊Optics Letters在线发表。该研究为中度折射率比材料体系中获取大带宽的完全光子带隙提供了新的思路，有望应用于高性能的光电子器件中。
不同于经典的全反射要求入射光的入射角大于一个特定的全反射角才发生全反射，光子带隙可以对处在光子带隙频率范围内的电磁波的任意入射角度都会反射，因而对光具有完美的限制和控制作用。因此，光子带隙可以用于设计出种类丰富和功能强大的光电子器件，如各种基于光子带隙的光纤、激光器、偏振分束器、传感器、滤波器等，在光通信、光传感和非线性增强等领域有着广泛的应用。然而，目前获得完全光子带隙通常要求高折射率比材料体系，导致应用完全光子带隙的器件面临材料选择范围小、可以工作的光谱段有限等问题。针对上述问题，侯金团队通过对几种经典光子晶体的光子带隙形成规律的特征进行分析，发现了由高阶光子能带确定的高阶完全光子带隙对折射率变化相对不敏感的特性，并提出这种不敏感性将有助于在中度折射率比体系中获得完全光子带隙；基于此原理，在2.4：1的中度材料折射率比体系的光子晶体中获得了超过9 %的归一化完全光子带隙带宽，该光子带隙并能延展到折射率比2.1附近。该研究结果为未来在如氮化硅、硫化玻璃、二氧化钛和特种聚合物等中度折射率比材料平台中设计和应用完全光子带隙奠定了基础。
图1. 本研究设计的新型光子晶体结构及其高阶完全光子带隙边缘频率点随折射率比的变化图。
智光实验室由杨春勇教授于2010年成立。目前实验室有教授2人，副教授2人，研究生21人，本科生12人。实验室自成立以来，积极推行“项目导向+创新实践+选择性自主学习”的管理模式，培养出一批又一批高质量人才。侯金教授作为这次研究课题组的负责人，在指导工作的同时也非常注重培养学生的自主、创新能力。该论文中，中南民族大学为第一作者单位，侯金教授为第一作者和通信作者，硕士生周宇森同学为第二作者。周宇森同学自2019年进入智光实验室以来，在侯金教授的指导下，一直从事光子带隙器件方面的研究。
