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一维光子晶体中光场局域态特性的研究
一维光子晶体，是一种具有周期性介电常数分布的光学结构，它可以强烈调制入射光的传输和反射特性。当光子晶体的周期尺度与光波长相当时，光子晶体中会出现一些特殊的光场局域态，其对于理解光子晶体的物理性质和应用具有重要意义。因此，本文就一维光子晶体中光场局域态特性进行研究。
一、一维光子晶体的构成和传输特性
一维光子晶体是由周期性介电常数分布的材料构成的结构，光的传输受到周期性介电常数分布的制约。当光波长与结构中的周期相当时，光的传输会被强烈调制，形成能隙和反射传输状态。一维光子晶体由多个单层介质构成，其中每层的介电常数和厚度不同，这种结构会引起入射光的反射和透射。光子晶体中的介电常数变化形成能带结构，能带结构划分了光的传输状态，光的传输状态只会出现在能带中，能带外的光被禁止传播。
二、光子晶体中的局域态
在一维光子晶体中，由于其周期结构和周期性介电常数分布，会存在一些特殊的光场局域态。根据传输方向的不同，可以分为正向和反向模式。正向模式产生于光入射侧，反向模式则产生于出射侧。
1.正向局域态
正向局域态是指在入射光子晶体侧的光场强分布不均匀的状态，有时也被称为界面态。正向局域态是由于光入射时，反射波和透射波之间产生的干涉引起。在光子晶体中，界面态有三种类型：Fabry-Perot（FP）腔模，微波波导和斯托克斯模。
FP腔模产生于两层反射器之间形成一个谐振共振腔，在FP腔内产生完全反射，从而形成一个稳定的驻波。微波波导与FP腔类似，都是形成了一个谐振共振腔，但是微波波导的反射器放在边缘位置，这样在波导内部就产生了全反射，而在边缘位置则存在透射波。而斯托克斯模是由光子晶体中的不完美度引起的，通常集中在传输禁止带的边缘位置出现，存在于局域的缺陷中
2.反向局域态
反向局域态通常是指与反射光子晶体侧的透射光场强分布不均匀的状态，也称为反射局域态。反向局域态是由交叉透射和反射波之间的干涉而产生的。光子晶体中一种常见的反向局域态是反传滞留态，指的是一种在反向局域态中形成的具有相位结构的驻留光模型。反传滞留态可以用于增强光子晶体中的光学非线性效应。
三、光子晶体的应用
光子晶体是一种具有优良性质的光学结构，其具有强烈调制光传输、光学应变等特性。在研究局域态方面，光子晶体可以应用于光学波导、传感器等领域。
1.光子晶体波导
光子晶体波导是利用光子晶体中的周期性介电常数分布来实现类似于传统基于折射改变的波导。光子晶体波导具有更广的光学带隙，折射率可从负数到正数变化，因此波导带宽可以更宽。光子晶体波导利用了正向局域态、反向局域态的形成原理，构建了基于自组装的波导系统。
2.光子晶体传感器
光子晶体传感器是通过利用光子晶体中的局域模式，实现对介质折射率或成分的检测。光子晶体传感器与其它传统的光学传感器相比有着更高的灵敏度和精度。利用层状光子晶体，可以实现全息成像的制作，还可以实现医学上的分子探测，这能够在医学上起到很好的作用。
四、结论
一维光子晶体由于其周期性介电常数分布，产生了特殊的光场局域态。正向局域态和反向局域态都具有重要的应用价值，既可以应用于光子晶体波导构建，也可以用于制作光子晶体传感器等。随着对于光子晶体结构和光学性质的深入了解与研究，相信光子晶体在光电领域中的应用会越来越广泛。