Fotonik kristal
Fotonik kristal, yüksək və aşağı qırılma indeksinə və müəyyən bir spektral diapazondan işığın dalğa uzunluğu ilə müqayisə edilə bilən ölçülərə malik elementar hüceyrələrdən ibarət müasir bir materialdır. Səs kristalları optoelektronikada istifadə olunur. Ehtimal olunur ki, fotonik kristalın istifadəsi, məsələn, imkan verəcəkdir. işıq dalğasının yayılmasına nəzarət etmək və fotonik inteqral sxemlərin və optik sistemlərin, eləcə də böyük bant genişliyinə (Pbps sırasına) malik telekommunikasiya şəbəkələrinin yaradılması üçün imkanlar yaradacaqdır.
Bu materialın işıq yoluna təsiri yarımkeçirici kristalda elektronların hərəkətinə ızgaranın təsirinə bənzəyir. Beləliklə, "fotonik kristal" adı. Fotonik kristalın quruluşu onun daxilində işıq dalğalarının müəyyən dalğa uzunluqlarında yayılmasının qarşısını alır. Sonra sözdə foton boşluğu. Fotonik kristalların yaradılması konsepsiyası 1987-ci ildə ABŞ-ın iki tədqiqat mərkəzində eyni vaxtda yaradılmışdır.
Nyu Cersidəki Bell Communications Research-dən Eli Jablonoviç fotonik tranzistorlar üçün materiallar üzərində işləyirdi. Məhz bundan sonra o, "fotonik bant boşluğu" terminini işlətdi. Eyni zamanda Priston Universitetindən Sajiv Con telekommunikasiyada istifadə olunan lazerlərin effektivliyini artırmaq üzərində işləyərkən eyni boşluğu aşkar edib. 1991-ci ildə Eli Yablonoviç ilk fotonik kristal aldı. 1997-ci ildə kristalların alınması üçün kütləvi üsul işlənib hazırlanmışdır.
Təbiətdə meydana gələn üçölçülü fotonik kristalın nümunəsi opaldır, Morfo cinsinə aid bir kəpənəyin qanadının fotonik təbəqəsinə bir nümunədir. Bununla belə, fotonik kristallar adətən laboratoriyalarda süni şəkildə məsaməli olan silikondan hazırlanır. Quruluşlarına görə bir, iki və üç ölçülü bölünürlər. Ən sadə quruluş bir ölçülü quruluşdur. Birölçülü fotonik kristallar, düşən işığın dalğa uzunluğundan asılı olan əksetmə əmsalı ilə xarakterizə olunan tanınmış və uzun müddət istifadə edilən dielektrik təbəqələrdir. Əslində, bu, bir-birini əvəz edən yüksək və aşağı refraktiv indeksləri olan bir çox təbəqədən ibarət olan Bragg güzgüsüdür. Bragg güzgüsü adi aşağı keçid filtri kimi işləyir, bəzi tezliklər əks olunur, digərləri isə keçir. Bragg güzgüsünü bir boruya yuvarlasanız, iki ölçülü bir quruluş əldə edirsiniz.
Süni şəkildə yaradılmış ikiölçülü fotonik kristallara misal olaraq fotonik optik lifləri və fotonik təbəqələri göstərmək olar ki, onlar bir neçə modifikasiyadan sonra adi inteqrasiya olunmuş optik sistemlərdən xeyli kiçik məsafələrdə işıq siqnalının istiqamətini dəyişdirmək üçün istifadə edilə bilər. Hal-hazırda fotonik kristalların modelləşdirilməsi üçün iki üsul mövcuddur.
ilk – PWM (müstəvi dalğa üsulu) bir və iki ölçülü strukturlara aiddir və Bloch, Faraday, Maxwell tənlikləri daxil olmaqla nəzəri tənliklərin hesablanmasından ibarətdir. Ikinci Fiber optik strukturların modelləşdirilməsi üsulu, elektrik sahəsi və maqnit sahəsi üçün zamandan asılı olan Maksvell tənliklərinin həllindən ibarət olan FDTD (Sonlu Fərq Zaman Sahəsi) üsuludur. Bu, verilmiş kristal strukturlarda elektromaqnit dalğalarının yayılmasına dair ədədi təcrübələr aparmağa imkan verir. Gələcəkdə bu, işığı idarə etmək üçün istifadə olunan mikroelektronik cihazların ölçüləri ilə müqayisə edilə bilən fotonik sistemləri əldə etməyə imkan verməlidir.
Fotonik kristalın bəzi tətbiqləri:
- Lazer rezonatorlarının seçmə güzgüləri,
- paylanmış rəy lazerləri,
- Fotonik liflər (fotonik kristal lif), filamentlər və planar,
- Fotonik yarımkeçiricilər, ultra ağ piqmentlər,
- Yüksək effektivliyə malik LED-lər, Mikrorezonatorlar, Metamateriallar - sol materiallar,
- Fotonik cihazların genişzolaqlı sınaqları,
- spektroskopiya, interferometriya və ya optik koherens tomoqrafiya (OCT) - güclü faza effektindən istifadə etməklə.
