Фотоникалык кристалл

Фотоникалык кристалл – бул спектралдык диапазондогу жарыктын толкун узундугуна салыштырылуучу жогорку жана төмөнкү сынуу көрсөткүчү жана өлчөмдөрү менен кезектешип элементардык клеткалардан турган заманбап материал. Фоникалык кристаллдар оптоэлектроникада колдонулат. Мисалы, фотоникалык кристалл колдонууга мүмкүндүк берет деп болжолдонууда. жарык толкунунун таралышын контролдоо жана фотоникалык интегралдык схемаларды жана оптикалык системаларды, ошондой эле зор өткөрүү жөндөмдүүлүгү (Pbps тартибинде) болгон телекоммуникациялык тармактарды түзүү үчүн мүмкүнчүлүктөрдү түзөт.

Бул материалдын жарыктын жолуна тийгизген таасири жарым өткөргүч кристаллдагы электрондордун кыймылына тордун таасирине окшош. Ушундан улам "фотоникалык кристалл" деп аталат. Фотоникалык кристаллдын түзүлүшү анын ичиндеги жарык толкундарынын белгилүү бир толкун узундуктарында таралышына жол бербейт. Андан кийин фотон ажырымы деп аталган. Фотоникалык кристаллдарды түзүү концепциясы бир эле убакта 1987-жылы АКШнын эки илимий борборлорунда түзүлгөн.

Нью-Джерсидеги Bell Communications Research компаниясынан Эли Жаблонович фотоникалык транзисторлор үчүн материалдардын үстүндө иштеген. Дал ошондо ал "фотоникалык диапазон" терминин ойлоп тапкан. Ошол эле учурда Пристон университетинен Саджив Джон телекоммуникацияда колдонулган лазерлердин эффективдүүлүгүн жогорулатуунун үстүндө иштеп жатып, ошол эле боштукту тапкан. 1991-жылы Эли Яблонович биринчи фотоникалык кристалл алган. 1997-жылы кристаллдарды алуунун массалык ыкмасы иштелип чыккан.

Табиятта кездешүүчү үч өлчөмдүү фотоникалык кристаллдын мисалы опал, Morpho тукумундагы көпөлөктөрдүн канатынын фотоникалык катмарынын мисалы. Бирок, фотоникалык кристаллдар, адатта, жасалма жол менен лабораторияларда кремнийден жасалат, ал да тешиктүү. Түзүлүшү боюнча бир, эки жана үч өлчөмдүү болуп бөлүнөт. Эң жөнөкөй түзүлүш – бул бир өлчөмдүү түзүлүш. Бир өлчөмдүү фотондук кристаллдар – түшкөн жарыктын толкун узундугуна көз каранды болгон чагылуу коэффициенти менен мүнөздөлгөн белгилүү жана көптөн бери колдонулган диэлектрдик катмарлар. Чындыгында, бул жогорку жана төмөнкү сынуу көрсөткүчтөрү алмашып турган көптөгөн катмарлардан турган Брэгг күзгүсү. Bragg күзгүсү кадимки төмөн өткөрүүчү чыпка сыяктуу иштейт, кээ бир жыштыктар чагылдырылат, ал эми башкалары аркылуу өтөт. Эгер сиз Брегг күзгүсүн түтүккө жылдырсаңыз, эки өлчөмдүү түзүлүшкө ээ болосуз.

Жасалма жол менен түзүлгөн эки өлчөмдүү фотоникалык кристаллдардын мисалдары болуп фотоникалык оптикалык жипчелер жана фотоникалык катмарлар саналат, алар бир нече модификациядан кийин жарык сигналынын багытын кадимки интегралдык оптикалык системаларга караганда бир топ азыраак аралыкта өзгөртүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Учурда фотоникалык кристаллдарды моделдөөнүн эки ыкмасы бар.

первый – PWM (тегиздик толкун ыкмасы) бир жана эки өлчөмдүү түзүлүштөрдү билдирет жана теориялык теңдемелерди, анын ичинде Блох, Фарадей, Максвелл теңдемелерин эсептөөдөн турат. экинчи Була-оптикалык структураларды моделдөө ыкмасы FDTD (Чектүү айырма убакыт домени) ыкмасы болуп саналат, ал электр талаасы жана магнит талаасы үчүн убакыт көз карандылыгы менен Максвелл теңдемелерин чечүүдөн турат. Бул берилген кристаллдык структураларда электромагниттик толкундардын таралышы боюнча сандык эксперименттерди жүргүзүүгө мүмкүндүк берет. Келечекте бул жарыкты башкаруу үчүн колдонулуучу микроэлектрондук приборлор менен салыштырылуучу өлчөмдөрү бар фотоникалык системаларды алууга мүмкүнчүлүк түзүүгө тийиш.

Фотоникалык кристаллдын кээ бир колдонмолору:

• Лазердик резонаторлордун тандалма күзгүлөрү,
• бөлүштүрүлгөн пикир лазерлери,
• Фотондук жипчелер (фотоникалык кристалл була), жипчелер жана тегиздик,
• Фотондук жарым өткөргүчтөр, ультра ак пигменттер,
• Эффективдүү жарык диоддору, микрорезонаторлор, метаматериалдар - сол материалдар,
• Фотоникалык түзүлүштөрдү кең тилкелүү тестирлөө,
• спектроскопия, интерферометрия же оптикалык когеренттик томография (ОКТ) - күчтүү фазалык эффектти колдонуу.