Булури фотонӣ

Кристали фотоникӣ як маводи муосирест, ки ба навбат аз ҳуҷайраҳои элементарӣ бо шохиси шикастани баланд ва паст ва андозаҳо бо дарозии мавҷи рӯшноӣ аз диапазони мушаххаси спектр муқоиса карда мешавад. Кристаллҳои фоникӣ дар оптоэлектроника истифода мешаванд. Тахмин карда мешавад, ки истифодаи кристалл фотоник имкон медихад, масалан. ки ба пахншавии мавчи нур назорат карда, барои ба вучуд овардани схемахои интегралии фотоникй ва системахои оптикй, инчунин сетьхои телекомму-никацияи дорой фарох-мачдони азим (ба дарачаи Pbps) имконият фарохам меоварад.

Таъсири ин мавод дар роҳи рӯшноӣ ба таъсири тор ба ҳаракати электронҳо дар кристалл нимноқил монанд аст. Аз ин рӯ, номи "кристалл фотоникӣ" гирифта шудааст. Сохтори кристалл фотоникӣ паҳншавии мавҷҳои рӯшноиро дар дохили он дар доираи муайяни дарозии мавҷҳо пешгирӣ мекунад. Он гоҳ ба ном холигии фотон. Консепсияи эҷоди кристаллҳои фотоникӣ дар як вақт дар соли 1987 дар ду маркази тадқиқотии ИМА таъсис дода шудааст.

Эли Ҷаблонович аз Bell Communications Research дар Ню Ҷерсӣ дар болои маводҳо барои транзисторҳои фотоникӣ кор мекард. Маҳз дар ҳамон вақт ӯ истилоҳи "бандгапи фотоникӣ"-ро ба вуҷуд овард. Ҳамзамон, Саҷив Ҷон аз Донишгоҳи Пристон ҳангоми кор барои баланд бардоштани самаранокии лазерҳои дар телекоммуникатсия истифодашаванда ҳамин холигоҳро ошкор кард. Соли 1991 Эли Яблонович аввалин кристалл фотоникро гирифт. Дар соли 1997 усули оммавии ба даст овардани кристаллҳо таҳия карда шуд.

Намунаи кристаллҳои фотоникӣ, ки табиатан пайдо мешаванд, опал аст, намунаи қабати фотонии боли шабпарак аз ҷинси Морфо. Аммо, кристаллҳои фотоникӣ одатан дар лабораторияҳо аз кремний, ки ҳамвор аст, ба таври сунъӣ сохта мешаванд. Аз рӯи сохтори худ онҳо ба як-, ду- ва сеченака тақсим мешаванд. Сохтори соддатарин сохтори якченака мебошад. Кристаллҳои фотоникӣ якченака қабатҳои маъруфи диэлектрикӣ мебошанд, ки бо коэффисиенти инъикос хосанд, ки ба дарозии мавҷҳои рӯшноӣ афтида вобаста аст. Дарвоқеъ, ин оинаи Брэгг аст, ки аз қабатҳои зиёд бо тағирёбандаи нишондиҳандаҳои шикастани баланд ва паст иборат аст. Оинаи Bragg ба мисли филтри муқаррарии паст кор мекунад, баъзе басомадҳо инъикос мешаванд, дар ҳоле ки дигарон аз онҳо мегузарад. Агар шумо оинаи Браггро ба қубур печонед, шумо сохтори дученака мегиред.

Мисолҳои кристаллҳои фотоникӣ, ки ба таври сунъӣ сохта шудаанд, нахҳои оптикии фотоникӣ ва қабатҳои фотоникӣ мебошанд, ки пас аз якчанд тағирот барои тағир додани самти сигнали рӯшноӣ дар масофаҳои назар ба системаҳои оддии интегралии оптикӣ истифода бурдан мумкин аст. Дар айни замон ду усули моделсозии кристаллҳои фотоникӣ вуҷуд дорад.

первый – PWM (усули мавҷи ҳамвор) ба сохторҳои як ва дученака дахл дорад ва аз ҳисоби муодилаҳои назариявӣ, аз ҷумла муодилаҳои Блох, Фарадей, Максвелл иборат аст. Дуюм Усули моделсозии сохторҳои нахи оптикӣ усули FDTD (Finite Difference Time Domain) мебошад, ки аз ҳалли муодилаҳои Максвелл бо вобастагии вақт аз майдони электрикӣ ва майдони магнитӣ иборат аст. Ин имкон медихад, ки тачрибахои ададии оид ба пахншавии мавчхои электромагнитй дар структурахои додашудаи кристалл гузаронда шаванд. Дар оянда ин бояд имконият дихад, ки системахои фотони-кии андозаашон бо асбобхои микроэлектроние, ки барои идоракунии нур истифода мешаванд, мукоиса карда шаванд.

Баъзе барномаҳои кристаллҳои фотоникӣ:

• оинаҳои интихобии резонаторҳои лазерӣ,
• лазерҳои бозгашти тақсимшуда,
• Нахҳои фотоникӣ (нахи булӯри фотоникӣ), нахҳо ва ҳамворӣ,
• нимноқилҳои фотоникӣ, пигментҳои ултрасафед,
• LEDs бо самаранокии баланд, Микрорезонаторҳо, Метаматериалҳо - маводи чап,
• Санҷиши фарохмаҷрои дастгоҳҳои фотоникӣ,
• спектроскопия, интерферометрия ё томографияи оптикии когерентӣ (ОКТ) - бо истифода аз таъсири фазаҳои қавӣ.