光子晶体就是人工制造的週期性介电质结构。1987年，两位来自不同国家的科学家Eli Yablonovitch与 Sajeev John不约而同地在理论上发现电磁波在週期性的介电质中的传播模态具有频带结构（Frequency band structure）。当某一电磁波的频率恰巧落在光子晶体的禁制带（Forbidden band）时，它将无法穿透光子晶体。利用此一特性，各种反射器（Reflector）、波导（Waveguide）与共振腔（Cavity）的设计纷纷被提出，成为有效操控电磁波行为的新手段。

　　光子晶体的实作是由在均匀介电质中週期性的挖洞，或是将介电质柱或介电质小球做週期性排列而成。早期的光子晶体结构较大，其工作频率落在微波频段。近年由于奈米制程的进步，使得工作频率落在可见光区的各种光子晶体结构得以具体地实现，并成为奈米光学研究中最热门的课题之一。本书详细介绍光子晶体的理论、制作，以及应用，使读者能从物理观点到工程之面向都有深入的认识，为光子晶体相关课题研究（如：波导、LED、Laser等）必备之参考书籍。

作者简介

栾丕纲

　　1967 年出生于高雄。高雄中学及成功大学物理系毕业。1989 年起就读清华物理研究所，于1995 年获得博士学位。服兵役后曾在电脑公司担任EMI （电磁干扰）工程师。1998 年底重回学术圈担任博士后研究员，主要从事声波与电磁波在非均匀介质（Inhomogeneous media ）中之波局域化（Wave Localization ）的研究。2002 年9月起任中央大学光电所助理教授，2007 年8 月起任副教授至今。研究主题包括人工介质（含光子晶体、声子晶体与左手介质）、量子与统计力学，以及数学物理。

陈启昌

　　1969 年出生于台北。建国中学及淡江大学电子系毕业。1994 年申请进入法国波尔多第一大学（Universite Bordeaux I）IXL 实验室就读，于1995 年6月获得电子博士课程学位（DEA ）。1995 年10 月申请进入法国法兰西康德大学（Universite de Franche-Comte ）光学实验室（Laboratoire d’ Optique P. M. Duffieux ），从事铌酸锂调制器之研究，于1998 年3月获得应用工程博士学位。其后于光学实验室继续高速铌酸锂调制器之研究工作。1999 年起于中央大学物理系担任博士后研究员，从事氮化镓材料研究。2002 年8月起于中央大学光电所担任助理教授。2005 年8月担任教授至今。研究主题包括光子晶体，微光学与光通讯用被动波导元件。

第一章　光学的发展与光子晶体的基本概念
　　1.1　古文明的光学
　　1.2　近代的光学
　　1.3　电磁波的种类
　　1.4　表面消逝波与金属的光学特性
　　1.5　散射
　　1.6　色散
　　1.7　光子晶体的基本概念
　　1.8　光子晶体之相关研究与应用

第二章　非均匀介质中波的传播与散射
　　2.1　简介
　　2.2　波的分类
　　2.3　弹性波与声波
　　2.4　电磁波
　　2.5　辅助场、能量密度与能流密度：二维系统的统一处理
　　2.6　辅助场与其导出量的具体物理意义
　　2.7　稳态解与边界条件
　　2.8　波局域化

第三章　波在週期结构中的传播
　　3.1　简介
　　3.2　週期函数、傅立叶级数与倒晶格
　　3.3　布洛赫定理
　　3.4　布里渊区、频带结构、以及带隙的成因
　　3.5　光子能流与群速度
　　3.6　光子晶体波导、共振腔与光纤
　　3.7　声子晶体与波动工程

第四章　光子晶体的数值计算方法
　　4.1　简介
　　4.2　平面波展开－二维系统与纯量波法
　　4.3　平面波展开－向量波法
　　4.4　多重散射
　　4.5　传递矩阵

第五章　光子晶体导带与异常折射
　　5.1　简介
　　5.2　光子晶体透镜：长波极限
　　5.3　负折射与左手介质－金属性光子晶体
　　5.4　光子晶体负折射与「似负折射」现象
　　5.5　光子晶体异常折射效应－超越长波极限

第六章　光子晶体元件的设计与制作
　　6.1　一维光子昌体之制作技术
　　6.2　多层膜设计法与应用
　　6.3　二维光子晶体之设计与制作技术
　　6.4　三维光子晶体

第七章　光子晶体的应用
　　7.1　光子晶体波导工程
　　7.2　光子晶体LED与雷射
　　7.3　光子晶体光纤
　　7.4　其他特殊现象
　　7.5　可调式与非线性光子晶体

第八章　超材料、双曲透镜与变换光学
　　8.1　简介
　　8.2　负介电常数与负磁导率的实现
　　8.3　非正定介质与双曲透镜
　　8.4　隐形斗篷与变换光学
　　8.5　声学超材料
　　8.6　超材料研究的问题与挑战