光子原子和光子分子2人造原子被稱為量子點。量子點破壞了晶體的三維周期性。在這種情況下，三維方向電子能量空間的連續(xù)性被破壞，電子的運動受約束，出現(xiàn)類似于真實的孤立原子的性質和行為。

光子原子和光子分子是一種人造的光子約束結構，可通過它們破壞三維方向折射率的連續(xù)性實現(xiàn)對光的約束。將GaAs基的光學微腔沿縱深向下腐蝕掉某些部分上鏡面及量子阱層，形成1-5μm范圍內的方形光子點，即光子原子，如圖10所示。光子原子和光子分子3圖10(a)GaAs基的光子點結構示意圖

(b)光子點分離的約束光模式(實線為理論計算結果，點為試驗結果)4對于這種光子點結構，光子在垂直方向有光微腔的約束，橫向平面內則由于折射率的不連續(xù)性產生面內光約束，從而實現(xiàn)三維方向的光約束，因此形成了分離的光模式(光子能級)，并且隨著光子原子尺寸的減小，分離能級間的距離明顯增大。理論計算(線)很好地說明了實驗結果(點)，約束光模式反比于光子點橫向尺寸的平方，與量子點中電子的行為非常相似。5

光子分子與真實分子的類比能更好地說明光子與電子行為的相似性。圖11(a)是光子分子的掃描電鏡照片，即用兩個光子原子構成一個類H+2分子。隨著兩個光子原子間距的縮小，基態(tài)光子模式分裂為兩個能級，見圖11(b)。6圖11(a)光子分子結構的SEM照片(b)光子分子的光致發(fā)光譜，從上往下光子原子間距逐漸縮小7當兩個光子原子靠近時，光場發(fā)生重疊，光子原子的簡并能級發(fā)生分裂，形成成鍵態(tài)和反鍵態(tài)，使得一個能級抬高(反鍵態(tài))，另一個能級降低(成鍵態(tài))，并且隨著兩個光子原子的靠近，光場重疊更多，光模式的分裂也更大。因此光子原子間的光場相互作用，使得光子能級的簡并度降低，這些行為非常類似于兩個原子間的相互作用。8如果把光子原子按一定規(guī)則排布，研究光子能帶的形成過程，直接測出光子能帶結構，則更能說明光子和電子的類似性。圖12(a)所示的是50個耦合微腔組成的光子鏈。改變光子鏈的長度，可以研究光子能帶的形成過程。角分辨光致熒光譜的發(fā)光峰位的變化示于圖12(b)。9圖12(a)50個耦合微腔組成的光子鏈的SEM照片，(b)不同耦合微腔個數(shù)的光子鏈中，約束光模式隨入射角的變化，從左往右的微腔數(shù)分別為2、4、8和12個，當光子鏈長度到達12個時，就形成連續(xù)的色散曲線，只是在7°有一個裂縫，可能是光子禁帶。10當光子鏈由兩個光子點構成時，光模式的峰位不隨測量角度而變化，電磁場在三個方向被約束，形成類似于真實原子中的分離級。光子鏈由四個光子點構成時，模式間的能量分裂已經很小了。當光子鏈由八個光子點構成時，已經形成了近連續(xù)的能帶結構。11當光子鏈長度到達12個或更高時，連續(xù)的色散曲線就形成了，只是在7°有一個裂縫，這可能是一個光子禁帶，只是由于測量精度的限制不能明顯地分辨出來。當光子鏈的光子點數(shù)達到50個時，出現(xiàn)了類似半導體能帶的光子能帶圖，見圖(c)，并且在7°、15°和28°出現(xiàn)了光子禁帶，禁帶寬度分1.3meV，1.8meV和2.1meV。12

(c)50個耦合微腔組成的光子鏈的試驗(點)和理論(線)色散曲線.垂直虛