全文总字数：806字

1. 研究目的与意义

由于光子晶体具有光子禁带和光子局域等一系列优异的光学特性，因此具有十分广阔的应用前景，如可用于光开关、光放大器、无域值的激光器、光纤等。SiO₂光子晶体的制备有很多种方法，各种方法各有利弊，其中以二氧化硅(SiO₂)微球自组装制备光子晶体较简单、廉价，应用较广。自从1968年Stober等在氨-醇-水的体系中水解正硅酸乙酯得到球形以来，采用溶胶-凝胶法制备SiO₂微球引起了极大的关注，成为被研究最多的体系之一。在制备SiO₂光子晶体过程中，各种影响因素会影响最终形成的晶体结构与性能，因此，我们需要研究各种方法的影响因素，针对各种要求，制备出满足条件的SiO₂光子晶体。

2. 国内外研究现状分析

一般来说，制备一维和二维光子晶体比较容易，制备三维光子晶体难度比较大。目前国内制备光通讯领域的光子晶体还处于空白。光子晶体在可见光波长和近红外 (1.3μm、1.5μm)通讯领域有许多应用，对于光通讯领域的光子晶体其晶格常数为亚微米， 在制备技术上要求有亚微米分辨率，亚微米可以用光刻方法制备。微波波段光子晶体其晶格常数为毫米量级，可以用微机械钻孔的方法得到。1990 年美国Ames实验室的Kai-Ming Ho等人首先在理论上证明了光子带隙晶体的存在。他们通过研究许多种结构，从理论上计算出金刚石结构有三维完全带隙。不久Yablonovitch采用 Kai-Ming Ho 等人的设计于1919年在实验室中制造了第一块具有完全带隙的三维光子晶体结构。制作过程是在一片介电材料上镀上具有三角空洞阵列的掩膜，在每一空洞处向下钻三个孔，钻孔相互之间呈120度，与介电片的垂线呈35度。这样的结构具有金刚石结构的对称性，光子带隙从10GHz到13GHz， 位于微波区域。

目前世界上通讯领域的发展趋势正朝着宽带通讯网发展，许多研究小组都拿出大量精力去开发用于光通讯领域的光子晶体。光通讯领域常用波长为 1.5μm，与此对应的光子晶体晶格常数为深亚微米。而制备用于光通讯领域的光子晶体主要采用比较成熟的半导体工艺。在国外己经有文献报道制备出了用于光通讯领域的光子晶体，并且用光子晶体制备了光子晶体光纤、光子晶体波导、光子晶体微腔，但由于成本高等原因目前仍处于实验室研究阶段，离市场化还很远。在国内由于实验条件限制， 国内科研单位光刻的最小线宽还不能达到制备光通讯领域的光子晶体工艺要求， 使得制备光通讯领域的光子晶体困难重重。虽然制备亚微米光子晶体困难很大，但国内外科学家们仍然不懈努力用各种方法尝试，毕竟亚微米光子晶体有非常吸引人的应用价值，这使得如何制备用于光通讯领域的光子晶体越来越引起广泛关注。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1. 溶胶凝胶法制备sio2微球，利用粒径分析仪测量sio2微球粒径。

2. 用垂直沉降法制备sio2光子晶体，讨论各种影响因素，并优化得到最佳工艺。

4. 研究创新点

目前阶段，制备光学波段的光子晶体一般采用自组装胶体微球方法。

自组装沉积是制备光子晶体的一种简单、廉价的方法。

在一定的实验条件下，悬浮液中的氧化物或有机胶体微球在各种相互作用下会自发的形成周期性排列的光子晶体。