фотонный кристалл


фотонный кристалл
Термин
фотонный кристалл
Термин на английском
photonic crystal
Синонимы
Аббревиатуры
Связанные термины
волокно фотонно-кристаллическое, метаматериал, нанофотоника
Определение
материал, структура которого характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. Фотонными кристаллами принято называть среды, у которых диэлектрическая проницаемость периодически меняется в пространстве с периодом, допускающим брэгговскую дифракцию света.
Описание

Фотонный кристалл выполняет функцию оптического фильтра, и именно его свойствами обусловлены яркие и красочные цвета опала, который показан на Рис. 1. В природе фотонные кристаллы также встречаются на крыльях африканских бабочек-парусников (Рис.2).
  
Фотонные кристаллы по характеру изменения коэффициента преломления можно разделить на три основных класса [1]:
1. одномерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в одном пространственном направлении как показано на Рис. 3. Такие фотонные кристаллы состоят из параллельных друг другу слоев различных материалов с разными коэффициентами преломления и могут проявлять свои свойства в одном пространственном направлении, перпендикулярном слоям. Примером такого фотонного кристалла может служить Брэгговская решетка.
2. двухмерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в двух пространственных направлениях,  как показано на Рис. 4, форма областей с коэффициентом преломления n1 может быть любой, также как и форма кристаллической решетки. Такие фотонные кристаллы могут проявлять свои свойства в двух пространственных направлениях, и
3. трёхмерные, в которых коэффициент преломления периодически изменяется в трёх пространственных направлениях. Такие фотонные кристаллы могут проявлять свои свойства в трёх пространственных направлениях, и можно их представить как массив объёмных областей (сфер, кубов и т. д.), упорядоченных в трёхмерной кристаллической решётке.

  
Как и электрические среды в зависимости от ширины запрещённых и разрешённых зон, фотонные кристаллы можно разделить на проводники — способные проводить свет на большие расстояния с малыми потерями, диэлектрики — практически идеальные зеркала, полупроводники — вещества способные, например, выборочно отражать фотоны определённой длины волны и сверхпроводники, в которых благодаря коллективным явлениям фотоны способны распространяться практически на неограниченные расстояния.
Также различают резонансные и нерезонансные фотонные кристаллы [2]. Резонансные фотонные кристаллы отличаются от нерезонансных тем, что в них используются материалы, у которых диэлектрическая проницаемость (или коэффициент преломления) как функция частоты имеет полюс на некоторой резонансной частоте.
Любая неоднородность в фотонном кристалле (например, отсутствие одного или нескольких квадратов на Рис. 4, их больший или меньший размер относительно квадратов оригинального фотонного кристалла и т. д.) называются дефектом фотонного кристалла. В таких областях часто сосредотачивается электромагнитное поле, что используется в микрорезонаторах и волноводах, построенных на основе фотонных кристаллов.
В настоящее время при формировании фотонных кристаллов применяют следующие методы:
1) Самопроизвольное формирование (вертикальное осаждение, сотовый метод и т.д.)
2) Травление
3) Голографические методы
4) Другие (одно-, двухфотонная фотолитография, литография при помощи пучка электронов/ионов).

Авторы
  • Братищев Алексей Владимирович
  • Гудилин Евгений Алексеевич, д.х.н.
Ссылки
  1. Фотонные кристаллы/Википедия — свободная энциклопедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Фотонные кристаллы (дата обращения 11.09.09).
  2. Ивченко Е. Л., Поддубный А. Н. Резонансные трёхмерные фотонные кристаллы//Физика твёрдого тела, 2006 - том 48, вып. 3 - стр. 540—547.
  3. Photonic Crystals: Periodic Surprises in Electromagnetism. URL: http://ab-initio.mit.edu/photons/tutorial/ (дата обращения 11.09.09).
  4. Benisty H. et al. Photonic Crystals/Benisty H., Berger V., Gerard J.-M., Maystre D., Tchelnokov A. - Berlin:Springer-Verlag, 2005.
Иллюстрации
Рис.1.  Фото опала – природного фотонного

Рис.1.  Фото опала – природного фотонного кристалла.

Рис.2.  Фото бабочки Papilio ulysses, крылья которой являются природным фотонным кристаллом.

Рис.2.  Фото бабочки Papilio ulysses, крылья которой являются природным фотонным кристаллом.

Рис. 3. Схематическое представление одномерного фотонного кристалла (? — период изменения коэфф

Рис. 3. Схематическое представление одномерного фотонного кристалла (? — период изменения коэффициента преломления, n1 и n2 — показатели преломления двух материалов).


Источник: Фотонные кристаллы/Википедия — свободная энциклопедия. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Фотонные кристаллы (дата обращения 11.09.09).
Рис. 4. Схематическое представление двумерного фотонного кристалла (? — период изменения коэффициент

Рис. 4. Схематическое представление двумерного фотонного кристалла (? — период изменения коэффициента преломления, n1 и n2 — показатели преломления двух материалов).


Теги
Разделы

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано. 2010.

Смотреть что такое "фотонный кристалл" в других словарях:

  • Фотонный кристалл — Фотонный кристалл  это материал, структура которого характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях[1]. В другой работе[2] встречается расширенное определение фотонных кристаллов … …   Википедия

  • фотонный кристалл —  Photonic Crystal  Фотонный кристалл   Структура с периодическим изменением коэффициента преломления, влияющая на движение фотонов по аналогии с периодичностью кристаллической решетки обычных кристаллов. Период фотонных кристаллов составляет… …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • Планарный фотонный кристалл — Планарный фотонный кристалл, сокр. ПФК иначе пленочный фотонный кристалл (англ. slab photonic crystal) двумерный фотонный кристалл на основе планарного оптического волновода, структура которого характеризуется периодическим изменением… …   Википедия

  • Фотоника — Фотоника  фотоника  это наука о генерации, управлении и обнаружении фотонов, особенно в видимом и ближнем инфракрасном спектре, а также о их распространении на ультрафиолетовой (длина волны 10...380 нм), длинноволновой инфракрасной… …   Википедия

  • photonic crystal —  Photonic Crystal  Фотонный кристалл   Структура с периодическим изменением коэффициента преломления, влияющая на движение фотонов по аналогии с периодичностью кристаллической решетки обычных кристаллов. Период фотонных кристаллов составляет… …   Толковый англо-русский словарь по нанотехнологии. - М.

  • метаматериал — Термин метаматериал Термин на английском metamaterial Синонимы Аббревиатуры Связанные термины фотоника Определение материалы, свойства которых обусловлены не столько индивидуальными физическими свойствами их компонентов, сколько специфической… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • самосборка — Термин самосборка Термин на английском self assembly Синонимы Аббревиатуры Связанные термины биомиметические наноматериалы, водородная связь, капсид, нанослой, самособирающиеся монослои, супрамолекулярная химия, супрамолекулярный катализ, темплат …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • волокно фотонно-кристаллическое — Термин волокно фотонно кристаллическое Термин на английском photonic crystal fiber Синонимы Аббревиатуры ФКВ, PCF Связанные термины волновод, фотоника Определение класс оптических волноводов, в котором фотонные запрещенные зоны (ФЗЗ) реализованы… …   Энциклопедический словарь нанотехнологий

  • Оптический компьютер — Оптический компьютер  компьютер, основанный на использовании оптических процессоров. В отличие от обычных компьютеров, основанных на электронных технологиях, в оптических компьютерах операции выполняются путём манипуляции потоками… …   Википедия

  • Распределённый брэгговский отражатель — Распределённый брэгговский отражатель  это слоистая структура, в которой показатель преломления материала периодически изменяется в одном пространственном направлении (перпендикулярно слоям). Общая информация …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.