Kryształ fotoniczny
Kryształ fotoniczny to optyczna nanostruktura charakteryzująca się periodycznym zmienianiem współczynnika załamania światła, co wpływa na ruch fotonów podobnie jak w półprzewodnikach na ruch elektronów. Kryształy te mogą występować naturalnie lub być wytwarzane sztucznie.
W 1987 roku równocześnie w dwóch ośrodkach w USA, Eli Yablonovitch i Sajeev John, niezależnie od siebie sformułowali koncepcję „fotonicznej przerwy energetycznej”. Yablonovitch uzyskał pierwszy kryształ fotoniczny w 1991 roku, a w 1997 roku opracowano metodę masowego wytwarzania tych struktur.
Charakterystyka i budowa
Kryształy fotoniczne są projektowane z przerwą fotoniczną odpowiadającą falom elektromagnetycznym w zakresie widzialnym (400–700 nm), co oznacza, że mają one strukturę złożoną z wielu warstw atomowych. Kryształy te dzieli się na:
- jednowymiarowe – struktura Bragga
- dwuwymiarowe – zwinięte zwierciadło Bragga
- trójwymiarowe
Metody modelowania
W modelowaniu pól elektromagnetycznych w kryształach fotonicznych stosuje się różne metody, takie jak:
- metoda fal płaskich (PWM)
- metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD)
- metoda momentów
Zastosowania
Kryształy fotoniczne znajdują zastosowanie w:
- zwierciadłach selektywnych rezonatorów laserowych
- laserach z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym
- światłowodach fotonicznych
- półprzewodnikach fotonicznych
- diodach elektroluminescencyjnych
- mikrorezonatorach
- metamateriałach
Prace w Polsce
W Polsce badania nad wytwarzaniem i modelowaniem kryształów i światłowodów fotonicznych prowadzone są na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Politechnice Wrocławskiej, Instytucie Fizyki Politechniki Łódzkiej, Politechnice Warszawskiej oraz w Instytucie Technologii Materiałów Elektronicznych.
