Фотонные кристаллы

Можно сказать, что в этом случае преломленный луч rи падающий луч iнаходятся по одну сторону относительно нормали к поверхности. На Рисунке 11 показан ход луча при положительном преломлении. В этом случае преломленный луч rи падающий луч i находятся по разные стороны от нормали к поверхности. Для того чтобы было отрицательное преломление, нужна противоположность направлений фазовой и групповой скоростей. Понятие «Левые среды» и их различия с фотонными кристаллами.

В процессе движения волна двигается вместе с электрическим и магнитным полями. На научном языке волновой вектор, вектор электрического поля и вектор магнитного поля образуют тройку векторов. Обычно векторы, , располагаются так, чтобы при вращении буравчика от вектора электрического поля к вектору магнитного поля направление его поступательного движения указывало направление волнового вектора (Рисунок 12), оно также совпадает с направлением движения энергии в волне. Возможен тот случай, когда действует правило буравчика с левой нарезкой (Рисунок 13), в этом случае направление движения энергии в волне остается прежним. На рисунке 12 векторы, , образуют правую тройку векторов, а на рисунке 12 левую тройку. Второй случай как раз характеризует ту среду, в которой противоположны направления фазовой скорости и групповой скорости. Эту среду в 1967 году В. Г. Веселаго назвал левой. Рисунок 12 — Правая тройка Рисунок 13 — Левая тройка векторов, , векторов, , Получается, что взаимное расположение фазовой и групповой скоростей зависит от расположения векторов электрического и магнитного полей, следовательно зависит от магнитных и электрических свойств среды. Среду можно назвать левой, если в ней магнитная и диэлектрическая проницаемость меньше нуля. Различия левых сред и фотонных кристаллов в следующем: — в левых средах размеры атомов меньше длины волны излучения, а в фотонных кристаллах близки к величине длины;

— периодичность является необходимым условием фотонных кристаллов, а левых сред не является;

— в фотонных кристаллах отрицательное явление преломления происходит из-за интерференции волн, а в левых средах из-за отрицательных магнитных и диэлектрических проницаемостей и наблюдается при любых углах падения и преломления. Изготовление фотонных кристаллов.

Первый трехмерный фотонной кристалл был получен в 1991 году Яблоновичем для работы в микроволновом диапазоне. Он использовал диэлектрический брусок, на котором располагался шаблон с периодически расположенными отверстиями. Далее эти отверстия рассверливались под углом 35 градусов к вертикали и 120 градусов друг к другу. На Рисунке 14 показан полученный первый трехмерный фотонный кристалл — Яблоновит. Рисунок 14 — Первый трехмерный фотонныйкристалл — Яблоновит.

Материалами для одномерных фотонных кристаллов обычно служат SiO2, TiO2, ZnS, MgF2и ряд других соединений. В последнее время начали появляться новые методики, были получены одномерные фотонные кристаллы путем электрохимического травления слоев микропористого кремния. Для создания двумерных кристаллов особенно большие перспективы имеет электронно-лучевая литография. Для создания трехмерных фотонных кристаллов используется способ «снизу-вверх». Он основывается на кристаллизации коллоидного раствора мелких частиц. Применение фотонных кристаллов.

Широко используемым и известным примером одномерного фотонного кристалла является распределенный брэгговский отражатель. Одним из применений фотонных кристаллов является создание световедущих каналов и их спектральное разделение. Фотонные кристаллы применяются в ряде сложных задач, таких как поворот оптического луча на 90 градусов. Фотонные сверхпроводники при определенных температурах имеют сверхпроводящие свойства и их можно использовать в качестве оптических датчиков температуры. Фотонные кристаллы имеют хорошую цветопередачу у жидкокристаллических дисплеев. В будущем кристаллы найдут свое применение в оптических интегральных технологиях, которые нужны для перспектив развития оптических систем связи и сверхбыстродействующих компьютерных систем. Также с фотонными кристаллами связывают будущее современной кибернетики.

Заключение

.

Прошло относительно совсем мало времени с начала первых разработок, как стало ясно, что фотонные кристаллы имеют новый тип оптического материала и у них прекрасное будущее. В наше время фотонные кристаллы это всего лишь предмет лабораторных исследований, но их потенциальные возможности настолько обширны, что в дальнейшем промышленное использование этих материалов не заставит себя долго ждать. Люди, которые занимаются высокими технологиями, уже отмечают конкурентную борьбу и скрывают направления исследований связанными с применением фотонных кристаллов и достигнутые ими результаты. Разработками в области фотоники занимаются и заружебные исследовательские компании, которые имею главную роль в оптоволоконном бизнесе, такие как: Corning, Pirelliиз Италии, Alcatel из Франции. Область исследований фотонных кристаллов является одной из самых горячих в крупнейших мировых научных центрах.

Список использованных источников

.

Белотелов В.И., Звездин А. К., «Фотонные кристаллы и другие метаматериалы», Москва, 2006 г. Ивченко Е. Л., Поддубный А. Н., «Резонансные трехмерные фотонные кристаллы», Санкт Петербург, 2005 г. Кособукин В. А. «Фотонные кристаллы», 2002 г. Слепов Н., «Электроника: Наука, Технология, Бизнес», 2/2000.J.D.Joannopoulos, R.D.Mead, J.D.Winn. P.

hotonic crystals. M olding of Flow of Light. P.

rinceton Univ. P ress, 1995. Eli Yablonovitch: Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics. In: Physical Review Letters. B and 58, 1987, S. 2059.