完整三维光子带隙的实验探测

在真实晶体中识别完整三维 (3D) 光子带隙总是采用涉及理想化晶体结构的理论或数值模型。因此，这种方法容易出现假阳性（错误指定带隙）或假阴性（遗漏带隙）。为此，我们提出了一种纯实验性的 3D 光子带隙探测方法，适用于许多不同类别的光子材料。我们研究了由在硅中刻蚀的两个垂直纳米孔阵列构成的 3D 反木堆结构的位置和偏振分辨反射谱。我们观测到强烈的反射峰 $(R > 90\%)$，这是具有宽禁带的高质量晶体的典型特征。我们追踪了禁带宽度随孔半径的变化，由于所用大数值孔径的缘故，其与预测的 3D 光子带隙吻合程度远优于方向性禁带。s 偏振与 p 偏振禁带宽度的参数图与 3D 带隙吻合极好且无需模型。该实用探测方法为 3D 光子晶体所需先进纳米加工提供了快速反馈，并促进了 3D 硅纳米光子学与光子集成电路、光伏、腔 QED 以及量子信息处理中带隙的实际应用。