專利名稱：光子晶體的普朗克輻射的動態(tài)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光子晶體作為THz或者其他頻率的電磁輻射 源，更具體地，涉及通過光子晶體動態(tài)地傳播能隙間斷從而改變熱電 磁輻射的光諉分布。
背景技術(shù)：
在很適宜的溫度下，小物體具有顯著的自由能，其以熱電磁輻射 的形式發(fā)出，覆蓋較寬光鐠帶，包括可見光、紅外光(IR) 、 THz等。 對于理想黑體發(fā)射源，熱電磁輻射遵循圖1所示的普朗克光鐠分布10。 根據(jù)溫度，黑體發(fā)射源在約5 ~ lOjim的IR波段內(nèi)具有主發(fā)射波長(峰 值)12。 一般材料可具有更復(fù)雜的發(fā)射光譜，但總是保持普朗克分布 作為發(fā)射峰值的上限，而不是在所有頻段上均勻分布。
光子晶體(PC)結(jié)構(gòu)包括一維、二維或三維地對局部折射率(或 者介電常數(shù)，對于非磁性材料)的周期性高反差的修正?；A(chǔ)的材料、 加工、制造以及調(diào)整機制均已得到完備的開發(fā)(例如，C. Lopez， Advanced Materials 15,1679(2002))。在折射率之間具有足夠反差的 任何兩種物質(zhì)均可以放置于其成分具有特定的幾何排列、間距和形狀 的穩(wěn)定的周期性的裝置中，以對光子波長的特定范圍產(chǎn)生光子能隙 (PBG)。這種結(jié)構(gòu)中的電磁輻射傳播將經(jīng)歷晶格陣列的多重布喇格 (Bragg)散射。在特定條件下，多重散射波破壞性地相干涉，導(dǎo)致
在較寬波長范圍內(nèi)的最小傳輸，這被稱為"帶隙"(從半導(dǎo)體物理中借 用的術(shù)語)。當對波長帶內(nèi)的所有入射角度和所有偏振的傳輸均被阻
塞時，PBG被稱為完全的?？梢灾鲃涌刂芇C材料以開放或者關(guān)閉 PBG。這可以通過調(diào)整折射率反差、改變幾何排列或者改變散射物的 對稱性來實現(xiàn)。如果周期性的晶格以保持周期性而改變其晶格間距的 方式發(fā)生了應(yīng)變，這種變形只會簡單地改變對稱參數(shù)，從而移動帶隙 邊緣?；蛘?，如果周期性的晶格以產(chǎn)生非周期性晶格變形的方式發(fā)生 應(yīng)變，帶隙可以被關(guān)閉。
當物體是PC時，物體的普朗克光譜分布可以修正。PBG的存 在可以用來在特定波段中抑制輻射功率而在其他波段中增強輻射功 率(Z. Li， Physical Review B 66， R241103(2002)，及S. Lin等Physical Review B 62, R2243 (2000))。當帶隙位于普朗克光鐠分布的主峰值
(例如5 10nm)附近時其效果最為顯著。三維(3D) PC可以引起 光子狀態(tài)密度(DOS)在不同頻帶中的強的再分布，從而修正熱電磁 輻射。上面提及的Li設(shè)計了 PC的DOS以在短波長區(qū)域的低DOS 帶中得到成數(shù)量級的提高。這使得在適宜的腔體溫度下，在可見光波 段(大約0.5nm)的熱電磁輻射的發(fā)射顯著增強。
E. J. Reed等著PhysicalReviewLetters 90 ， 203904
(2003a) ; E. J. Reed等著Physical Review Letters 91， 133901
(2003b );以及2004年10月26日授予E. J. Reed等的題為"電磁輻 射的激波調(diào)制和控制"的美國專利第6，809，856號，描述了一種將注入 PC的、來自外部單一頻率激光器的單一頻率電磁輻射進行移動(上 移或下移)的技術(shù)。Reed等通過對在具有PBG的PC中的晶格變形
(或者折射率改變)脈沖("激波")的傳播進行仿真來考慮了特定形 式的時間變化的PC,入射光遇到沿相反方向移動的激波(例如上移 的第一帶隙)后被向后折射使得光搭栽在激波上并被推升過帶隙達到 更高頻率。在其實現(xiàn)方式中，入射輻射限于可見光譜，頻率移動寬度 限于PC的第一靜態(tài)帶隙。在后者的公開(Reed 2003b)中，說明了 通過材料的介電常數(shù)中的壓縮誘導(dǎo)波所導(dǎo)致的向下移動。
成功地實現(xiàn)THz頻率系統(tǒng)的一個主要瓶頸在于現(xiàn)有THz源的有 限的輸出功率。多數(shù)系統(tǒng)利用光學(xué)技術(shù)產(chǎn)生THz輻射，但它們需要大 型的激光器、復(fù)雜的光學(xué)網(wǎng)絡(luò)、和冷卻系統(tǒng)。也有使用PC結(jié)構(gòu)產(chǎn)生 THz輻射的報告。Lu等，IEEE Journal of Quantum Electronics 38, 481 (2002)討論了非線性PC中的光學(xué)輻射，它需要抽運光(pump light)并以約1%的效率將其轉(zhuǎn)換為THz輻射。Iida等，CLEO-QELS 2003 Conference Paper CMI2 ( 2003 )在PC中的高Q值缺陷腔體內(nèi) 放置了光混頻天線。
而這些方法沒有一個提供了緊湊、可靠且低成本的輻射源，也沒 有提供對THz以及其他頻率的輻射源電磁能的帶寬和頻率靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了 一種設(shè)計和動態(tài)控制PC以修正熱電磁輻射的普朗 克光鐠分布的方法，更具體地，移動主發(fā)射波長并對分布重新整形以 在偏移后的峰值附近集中更多能量。本方法使用PC的內(nèi)部熱能來配 置對THz以及其他頻率的源電磁輻射具有帶寬和頻率靈活性的緊湊、 可靠且低成本的輻射源。這些輻射源將在許多應(yīng)用產(chǎn)生很大影響，例 如生物和/或化學(xué)傳感、生物醫(yī)療以及其他成像系統(tǒng)、波譜學(xué)、無人航 空器系統(tǒng)以及自動交通產(chǎn)品等。
移動和對分布重新整形是通過將帶隙間斷傳播穿過PC以在普朗 克光謙分布的主發(fā)射波長附近的區(qū)域中俘獲熱能并傳送該能量至要 發(fā)射的不同的波鐠區(qū)域而得以實施的?？梢酝ㄟ^簡單地加熱PC來增 強熱輻射的強度。PC具有本征控制參數(shù)(例如，晶格幾何因子、散 射要素幾何因子、以及折射率的變化)用以產(chǎn)生PC上的帶隙。"脈沖" 的應(yīng)用作用于控制參數(shù)以產(chǎn)生帶隙間斷。
例如，機械脈沖壓縮晶格常數(shù)以產(chǎn)生通過PC的激波。或者，磁 脈沖改變高磁導(dǎo)率材料中的光折射率以產(chǎn)生帶隙間斷。其他用于以 "脈沖，，方式改變控制參數(shù)的機制包括通過壓縮或者精煉 (rarification )或者電場來窄范圍地改變晶格的對稱性(相變)或者
材料的介電常數(shù)。
為了擴展單個帶隙附近的頻率移動范圍，控制參數(shù)在PC上空間 地變化以形成沿PC的軸移動而逐漸變化的帶隙梯度。從集中了熱產(chǎn) 生電磁能并向長波長區(qū)域傳播的短IR波長區(qū)域開始，沿PC軸傳播 的帶隙間斷局部地俘獲熱電磁輻射，將其頻率向下移動，并將低頻熱 電磁輻射推向下一區(qū)域。同樣的原理適用于向短波長的移動。
基于PC的功率組合(power combining)和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以同樣 的方式或者以包圍結(jié)構(gòu)的方式構(gòu)造以合并和引導(dǎo)被移動的輻射至天 線或者出口孔徑。在一個實施方式中，設(shè)置用以在被移動的峰值處共 振的許多缺陷腔體在最后梯度階段在PC中被間隔開以收集峰值附近 的窄波段內(nèi)的能量。 一旦建立了能級，下一個脈沖使腔體向波導(dǎo)耦合 并釋放能量并向天線輸出。輻射源可以設(shè)置為釋放每個連續(xù)脈沖中的 一些能量，或者釋放一個大脈沖中的全部能量。不同的幾何形狀和結(jié) 構(gòu)可以用于實現(xiàn)功率組合和波導(dǎo)構(gòu)造。例如，可以使用額外的缺陷腔 體的行來俘獲未被第一行俘獲的剩余能量?；蛘?，以各自梯度形成許 多行的缺陷腔體并"抽頭(tapped )"以在不同的離散波長上輸出能量。
通過以下對優(yōu)選實施方式的詳細說明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的這些 及其他特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。


圖1，如上所述，是在給定溫度下來自黑體的典型普朗克光鐠分布圖。
圖2是輻射源的圖，其中帶隙間斷傳播通過3D PC以修正其普 朗克光鐠分布。
圖3a和3b為第一梯度階段的PBG圖及其基本的普朗克分布以 及修正后分布。
圖4為梯度PC的帶隙的圖。
圖5為表示帶隙間斷傳播通過PC的帶隙示意圖。
圖6為根據(jù)本發(fā)明的被移動的普朗克鐠分布圖。
圖7a和7b為表示分別通過分階段連續(xù)和連續(xù)的PC傳播激波的 示意圖。
圖8為功率組合和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖9為另一個功率組合和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的示意圖。 圖10為圓柱狀PC的示意圖，其中帶隙間斷從結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面向 外表面?zhèn)鞑ァ?br> 具體實施例方式
本發(fā)明描述了如何設(shè)計和動態(tài)控制PC以修正熱電磁輻射的普朗 克光鐠分布的方法，更具體地，移動主發(fā)射波長并對分布重新整形以 在偏移后的峰值附近集中更多能量。本方法對配置具有帶寬和頻率靈 活性的緊湊、可靠且低成本的輻射源以在THz以及其他頻率上提供電 磁能量是有效的。這些輻射源將在許多應(yīng)用產(chǎn)生很大影響，例如生物 和/或化學(xué)傳感、生物醫(yī)療以及其他成像系統(tǒng)、波譜學(xué)、無人航空器系 統(tǒng)、列車裝置以及自動交通產(chǎn)品等。
上文提及的Li和Lin提出了設(shè)計DOS以抑制IR區(qū)域的輻射發(fā) 射并大幅增大可見光波段(約0.5nm )輻射發(fā)射。在于2004年10月 7日提出的題為"使用光子晶體的熱激勵太赫茲輻射源"美國專利申請 中，這些原理被擴展為將峰值輻射移動至更長波長(例如THz區(qū)域)。 上文提及的Reed等提出對PC施加激波，其中單一頻率電磁輻射從 諸如激光器的外部源沿反方向注入，從而激光器可以以不大于PC能 隙寬度的預(yù)定量來移動頻率(向上或向下)。
我們已經(jīng)應(yīng)用并擴展了這些原理以設(shè)計和動態(tài)控制PC的有效移 動并對電磁輻射的普朗克光譜分布進行重新整形。這些發(fā)射可以通過 利用非常廉價的熱源來加熱PC而得到增強。其結(jié)果是簡潔、可靠且 成本低的、具有波段和頻率靈活性優(yōu)于上文提及的Li和Lin的方案 的能力的輻射源。另外，我們將普朗克波譜分布的動態(tài)控制推廣至穿 過PC的"帶隙間斷傳播"。這通過施加作用于本征控制參數(shù)(例如晶 格幾何因子、散射要素幾何因子、折射率變化等)的脈沖來產(chǎn)生傳播
穿過PC的帶隙間斷。"激波，，的產(chǎn)生只是一個具體實施例。我們已擴 展了可用的波段，并通過在PC中產(chǎn)生帶隙梯度來提供對THz區(qū)域及 其他頻率的源輻射必需的頻率靈活性，以便帶隙間斷局部地俘獲熱電 磁輻射，下移(上移)其頻率并將更低頻率(更高頻率)熱電磁輻射 推至下一個區(qū)域。設(shè)計成具有帶隙梯度的空間變化的PC也可與外部 電磁輻射源組合使用。我們還給出了基于PC的功率組合和波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 以合并和引導(dǎo)窄波段的移動脈沖輻射至天線。
如圖2至6所示，熱電磁輻射源14包括具有帶隙梯度18的3D PC 16。根據(jù)特定源或者應(yīng)用的需求，可以使用加熱裝置20加熱PC以增 強熱電磁輻射的強度。脈沖發(fā)生器22對PC16施加脈沖序列24以產(chǎn) 生沿PC的軸26傳播的帶隙間斷。從熱發(fā)生電磁能集中并向長波長區(qū) 域傳播的IR波長區(qū)域開始，傳播的帶隙間斷27局部地俘獲熱電磁輻 射，下移其頻率，并將熱電磁輻射推至重復(fù)該過程的下一個區(qū)域。其 累積效果是移動主發(fā)射波長并將普朗克分布重新整形以在峰值輻射 28附近集中更多能量。除了第一帶隙優(yōu)選置于超過普朗克峰值的長IR 區(qū)域以俘獲更多熱能外，同樣的原理用于將頻率移動至短波長?；?PC的功率組合和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)30可以同樣的方式或者圍繞PC結(jié)構(gòu)的方 式組合并引導(dǎo)移動后的輻射28至天線32，在該天線32處作為脈沖熱 電磁輻射束34被發(fā)射。輻射核可以不用這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。
PC 16包括在周期性晶格38中的散射要素36，在散射要素和填 充區(qū)域40之間具有折射率反差。設(shè)置包括晶格幾何因子(對稱、方 向和尺寸常數(shù))、散射要素幾何因子(對稱、方向和尺寸常數(shù))以及 折射率變化(晶格填充和散射要素)的本征控制參數(shù)以產(chǎn)生PC 16中 的帶隙。如圖3a和3b所示，位于基本的普朗克光鐠分布44附近的 帶隙42抑制IR波段46內(nèi)的熱發(fā)射，增強在被修正了的光鐠分布48 的長波長處的發(fā)射。
如圖4所示，在一個實施例中，帶隙梯度18呈分階段的連續(xù)結(jié)
構(gòu)。PC被分成N個空間區(qū)域50a、 50b.......52n。這可以通過，例
如，在空間上改變標準"木料堆，，狀的Si結(jié)構(gòu)以改變晶格常數(shù)?；蛘撸?br> 可以使用沉淀蛋白石結(jié)構(gòu)工藝構(gòu)建連續(xù)帶隙梯度53，其中具有連續(xù)增 大的半徑的Si或Si02球體順序沉淀?？傊梢允褂迷S多公知PC 結(jié)構(gòu)的任何一種。
為了將熱能從IR波段向分階段結(jié)構(gòu)的更長波長(例如THz區(qū)域) 移動，第一帶隙52a被設(shè)置于基本的普朗克分布的峰值附近，優(yōu)選設(shè) 置于短IR區(qū)域的峰值左側(cè)以俘獲大部分熱能。第二至第N帶隙 52b 52n設(shè)置于越來越長的波長區(qū)域從而產(chǎn)生帶隙梯度18。每個
區(qū)域的寬度以及每個帶隙取決于區(qū)域數(shù)量、期望的移動以及所施加脈
沖的強度。例如，如果每個帶隙50a、 50b.......52n具有分數(shù)的帶隙
寬度(帶隙頻寬除以帶隙中心頻率)25% ，則大約需要N = 15個階段 以將頻率從紅外區(qū)域(26THz ~ 52THz)向下移動至lTHz。
如圖5所示，施加穿過PC的脈沖56作用于控制參數(shù)以將脈沖 內(nèi)的帶隙52e移至帶隙58e并產(chǎn)生傳播的帶隙間斷27。在本例中，機 械脈沖56壓縮晶格(間隔)常數(shù)以將帶隙向上移動并產(chǎn)生通過PC的 激波(還是27)?；蛘?，磁脈沖改變折射率以產(chǎn)生磁擾。其他晶格變 形和/或折射率改變的組合，如此前注意到的，是適合的。為了產(chǎn)生向 下的頻率移動，帶隙間斷波應(yīng)該產(chǎn)生介電常數(shù)增大的效果。帶隙間斷 傳播通過帶隙梯度結(jié)構(gòu)的概念可用于根據(jù)帶隙間斷的具體情況而定 的向上或向下的頻率移動。
由于帶隙S8e傳播通過PC，以大致相應(yīng)于帶隙52e頂部的波長 發(fā)射的熱能60被激波27的波前俘獲并被向前推進。當激波波前62 到達區(qū)域50e和50f間的界面64且激波波前的帶隙能級"a"至少與下 一個區(qū)域52f的帶隙能級"b"相匹配時，熱能60被傳送至下一個區(qū)域 并推移至約與帶隙52f頂部相對應(yīng)的更長波長。根據(jù)限定，熱能不能 存在于帶隙中。因此，當激波傳波通過PC時，熱能被推升至更長波 長的"階段"。
如圖6所示，設(shè)有帶隙梯度的帶隙間斷通過PC的傳播修正了熱 電磁輻射的普朗克光鐠分布70。更具體地，IR波段中靠近普朗克光 鐠峰值附近的能量被俘獲并傳送至緊接著的波長更長的波段。這個過
程不僅移動主發(fā)射波長而且通過在峰值附近集中更多熱能而重新整
形了分布。如圖6所示，將第一帶隙設(shè)置于普朗克分布峰值附近(優(yōu) 選為峰值以下)傳送了大量熱能至長波長3w，從而使得光鐠分布72 在3u處具有窄峰值。在每個后續(xù)階段，波長被上移，峰值強度增大， 峰值變窄且曳尾得到壓縮，在最后階段產(chǎn)生修正后的光鐠74。盡管熱 能在每個階段累積，大部分能量在第一階段或者第一階段偶中被俘 獲。因此優(yōu)化第一 PBG的設(shè)計和放置非常重要。在每個后續(xù)階段， 帶隙被設(shè)置于離基本的普朗克分布越來越遠的位置，其強度在長波長 處迅速變小。
如圖7a所示，示出了典型的實施例，包括PC 80，其中晶格常 數(shù)(散射要素間的間距)被i殳定且空間地變化以產(chǎn)生分階段連續(xù)的帶 隙梯度82。 PC的第一區(qū)域84a具有與位于普朗克分布88的峰值附近 (優(yōu)選為峰值以下)的PBG86a相對應(yīng)的較小的晶格常數(shù)。相反地， PC的笫N區(qū)域84n具有與位于普朗克分布88峰值之上的PBG 86n 相對應(yīng)的較大的晶格常數(shù)。
對PC施加機械脈沖以產(chǎn)生壓縮晶格常數(shù)92并移動介電常數(shù)從 而改變折射率的激波90。折射率的改變的影響超過晶格常數(shù)的壓縮的 影響，從而凈效果為將帶隙推至長波長。由于波長從IR區(qū)域增大至 THz區(qū)域，熱電磁輻射在移動的激波/PC界面中被捕獲，如圖7b所 示，另一實施例包括PC93，其中晶格常數(shù)(散射要素94間的間距) 被設(shè)定并空間地變化以產(chǎn)生連續(xù)帶隙梯度95。
輻射核適當?shù)乇换赑C的波導(dǎo)和功率組合結(jié)構(gòu)30所圍繞或者 附加在該基于PC的波導(dǎo)和功率組合結(jié)構(gòu)30上，以使輻射能可以被有 效收集和引導(dǎo)至輸出天線32。適當設(shè)計PC層以在期望頻段具有帶隙， 從而得到從核向輸出天線的輻射的有效耦合。可以視應(yīng)用使用不同的 幾何形狀和結(jié)構(gòu)。
如圖8所示，由輻射核102發(fā)射的熱電磁輻射100 (向上移動并 集中)耦合至PC層104，在該PC層104中設(shè)置的在移動后的峰值處 諧振的缺陷腔體106沿與激波108傳播方向正交的的方向在PC中被
分隔開，以收集峰值附近的窄波段的能量。
一旦能量級建立，每個第
m脈沖引起腔體106向波導(dǎo)110耦合并釋放能量并輸出至發(fā)射脈沖輻 射的束114的天線112，其中m由腔體的Q值決定。該源可以設(shè)置成 每隔第m脈沖釋放一部分或者所有存儲的能量?？梢允褂萌毕萸惑w 106的額外的行來俘獲第一行未俘獲的剩余能量。
如圖9所示，可以分別在輻射核自身內(nèi)的空間變化的PC124的
區(qū)域122 N、 N-l......中形成缺陷腔體120的行并向波導(dǎo)126、 128耦
合并輸出至天線130、 132，以從熱電磁輻射133中提取多個離散頻率。 在另一實施方式中，整合腔體134可以耦合至天線以整合波束并提供 連續(xù)的熱電磁輻射。
除上面討論的線性幾何形狀外，如圖IO所示的柱狀結(jié)構(gòu)150也
是可行的，帶隙間斷從結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面152向外表面154傳播。在這種
情況下，脈沖可以通過加熱沿柱狀軸向偏置的線156產(chǎn)生。輻射從沒
有共振缺陷腔體的整個外表面154發(fā)射以收集輻射和改變輻射方向。 有許多其他可行的幾何形狀裝置用于帶隙梯度，包括例如球狀裝置。
盡管給出和描述了本發(fā)明的多個i兌明性的實施例，對于本領(lǐng)域技 術(shù)人員而言還會出現(xiàn)多種變化和替代實施方式。這種變化和替代實施 方式是預(yù)期的，可以在不偏離本發(fā)明所附的權(quán)利要求限定的主旨和范 圍的前提下得以制造。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括使帶隙間斷(27)傳播通過光子晶體(PC)(14)以修正熱電磁輻射(70)的光譜分布。
2. 權(quán)利要求l中記載的方法，還包括 加熱(20)上述PC以增強熱電磁輻射。
3. 權(quán)利要求l中記載的方法，其中，上述PC具有帶隙梯度(18)，上述傳輸帶隙間斷在上述帶隙梯 度的一端俘獲光鐠分布(70)的IR波段中的峰值附近的熱能并將其 傳播至上述帶隙梯度的另一端的另一謙段(74)。
4. 權(quán)利要求3中記載的方法，其中， 上述帶隙梯度是分階段連續(xù)(52a 52n)的。
5. 權(quán)利要求l中記載的方法，還包括利用共振缺陷腔體(106)區(qū)域收集修正后的光鐠分布的峰值處 的熱電磁輻射，然后集中地將其中儲存的輻射排放至波導(dǎo)(110)中。
6. 輻射源，包括光子晶體(PC) (14)結(jié)構(gòu)，其具有在熱電磁輻射(70)的普 朗克光譜分布的IR波段附近產(chǎn)生至少一個帶隙(52a)的本征控制參 數(shù)；和源(32 )，其施加脈沖(24 )至PC以作用于上述本征控制參數(shù)， 從而使帶隙間斷(27)傳播通過PC以修正普朗克光鐠分布。
7. 權(quán)利要求6中記載的輻射源，還包括 加熱上述PC的加熱裝置(20)。
8. 權(quán)利要求6中記載的輻射源，其中，上述本征控制參數(shù)空間地變化穿過上述PC以在位于IR波段中 的普朗克光鐠分布的峰值附近的第一區(qū)域(50a )產(chǎn)生第一帶隙(52a )， 在第二區(qū)域(50b)產(chǎn)生第二移動帶隙(52b)，以及在位于另一波段 的第N區(qū)域(50n)產(chǎn)生第N移動帶隙(52n)，上述穿過PC傳播的 帶隙間斷俘獲每個區(qū)域的每個波段的熱能，移動其波長，并將波長移 動了的輻射推至下一個區(qū)域。
9. 權(quán)利要求6中記載的輻射源，還包括多個缺陷腔體(106)，用于收集熱能并將能量排入將其導(dǎo)引至 天線(112)的波導(dǎo)(110)中。
10. 權(quán)利要求9中記載的輻射源，其中，上述缺陷腔體是與修正后的光鐠分布(74 )的峰值諧振的局部諧振腔。
全文摘要
帶隙間斷傳播穿過光子晶體(PC)(14)以俘獲普朗克光譜分布的主發(fā)射波長附近區(qū)域的熱能并將該能量傳送至要發(fā)射的不同的波譜區(qū)域。為了擴展單一帶隙寬度附近的移動范圍，本征控制參數(shù)(例如，晶格幾何因子、散射要素幾何因子、以及折射率變化)在PC中空間地變化以形成帶隙梯度(18)。從集中了熱產(chǎn)生電磁能并向長波長區(qū)域傳播的短IR波長區(qū)域開始，沿PC軸向傳播的帶隙間斷局部地俘獲熱電磁輻射，將其頻率向下移動，并將低頻熱電磁輻射推向下一區(qū)域。同樣的原理適用于向短波長的移動。基于PC的功率組合和波導(dǎo)結(jié)構(gòu)(30)可以同樣的方式或者以圍繞PC結(jié)構(gòu)的方式組合并引導(dǎo)移動后的輻射至天線或出口孔徑(32)。
文檔編號G02B6/12GK101099222SQ200680001822
公開日2008年1月2日 申請日期2006年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者威廉·R.·歐文斯, 尼特什·N.·沙罕, 德馬爾·L.·巴科爾, 羅斯·D.·羅森沃爾德, 浩 辛 申請人:雷斯昂公司