光子晶体又称光子禁带材料、PBG光子晶体结构,是由不同折射率的介质周期性排列而形成的人工微结构。在自然界中,结构着色和动物反射器都是光子晶体的表现形式。光子晶体具有光子局域、光子禁带等特性,随着研究不断深入,光子晶体将在不同领域获得广泛应用。根据维度不同,光子晶体可分为一维、二维和三维光子晶体。
光子晶体概念最早出现于1987年,全球首个在光学尺寸上的一维光子晶体则现于1996年,自此之后,光子晶体便被用于半导体材料生产与制造。作为新型光学材料,光子晶体具有操控光子行为的独特能力,逐渐在众多领域获得广泛应用。根据新思界产业研究中心发布的《
2022-2027年光子晶体行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,近年来,光子晶体市场规模呈快速增长趋势,2021年全球光子晶体市场规模达2678.4亿元,同比增长7.4%。
制备极小周期性电介质结构较为困难,因此光子晶体行业技术壁垒较高。光子晶体制备方法包括堆积成型法、液晶全息法、精密机械加工法、反蛋白石结构法、半导体微纳米制造法以及胶体光子晶体自组装法等。堆积成型法为制作三维光子晶体最简单的方法,将片状二维周期结构层层叠加,再利用气相沉积、离子束刻蚀、分子束外延等手段制成产品,但该法生产成本较高且工艺较为繁琐,不适合规模化生产。
非线性光子器件、光子存储器、微波天线、微谐振腔、高效率发光二极管、宽带带阻滤波器、高效率低反射透镜等为光子晶体主要应用领域。光子晶体光纤(PCF)为光子晶体最具发展前景的应用领域。在光纤激光器中,光子晶体光纤以其大模场面积、结构灵活多变、能保持无限单模、传输效率高等优越特性,有效克服了传统光纤激光器的设计缺陷。2021年全球光纤激光器市场规模达169.7亿元,同比增长6.8%。在市场需求以及技术创新带动下,光子晶体行业将获得快速发展。
新思界
行业分析人士表示,光子晶体能够影响光子运动规则,被誉为“未来的半导体”。光子晶体制备工艺较为复杂,对设备及精度要求较高,加之在众多应用领域尚处于研发阶段,导致市场渗透率不足。目前,光子晶体行业已进入设计及应用阶段,随着高性能光子器件需求持续增长,光子晶体市场规模有望进一步提升。