三维隐身超均匀各向同性光子带隙结构

在光子晶体中，光的传播受其光子能带结构支配，该结构由分组为能带的传播态集合组成，并由光子带隙分隔。由于空间严格周期介电结构中的离散对称性，其光子能带结构本质上是各向异性的。然而，对于许多应用，例如制造人造结构色材料或开发光子计算设备，以及对于光与物质相互作用的基础理解，寻找具有长程非周期介电结构、允许形成各向同性光子带隙的材料具有重大意义。在此，我们首次报道了针对微波优化的无序隐身超均匀结构的三维各向同性光子带隙。其透射谱直接与具有相似节点密度的金刚石结构和非晶结构进行了比较。我们通过三维激光打印制造了折射率高达 n=2.1 的超材料，并对所有三种微波结构实验测量了能带结构。结果与时域有限差分数值研究以及超均匀结构带隙的先验计算吻合良好：金刚石结构显示出带隙，但如预期是各向异性的；隐身超均匀图案显示出大小非常相似的各向同性带隙；而非晶结构则完全没有显示带隙。厘米尺度的微波结构可作为原型，用于在技术上极具吸引力的红外（IR）区域具有带隙的微米尺度结构。