Kristal fotonik
teknologi

Kristal fotonik

26.05.2022 /

Kristal fotonik minangka bahan modern sing kasusun saka sel dhasar kanthi indeks bias dhuwur lan kurang lan ukuran sing bisa dibandhingake karo dawa gelombang cahya saka sawetara spektral tartamtu. Kristal fonik digunakake ing optoelektronik. Dianggep yen nggunakake kristal fotonik bakal ngidini, umpamane. kanggo ngontrol panyebaran gelombang cahya lan bakal nggawe kesempatan kanggo nggawe sirkuit terpadu fotonik lan sistem optik, uga jaringan telekomunikasi kanthi throughput gedhe banget (ing urutan Pbit / s).

Efek materi iki ing jalur cahya padha karo efek kisi ing gerakan elektron ing kristal semikonduktor. Mula jenenge "kristal fotonik". Struktur kristal fotonik nyegah panyebaran gelombang cahya ing sawetara dawa gelombang tartamtu. Banjur ana sing diarani celah foton. Konsep nggawe kristal fotonik digawe bebarengan ing taun 1987 ing rong pusat riset AS.

Eli Yablonovitch ing Bell Communications Research ing New Jersey wis nggarap bahan kanggo transistor fotonik. Banjur dheweke nggawe istilah "gap pita fotonik." Ing wektu sing padha, Sajeev John saka Universitas Priceton, sing kerja kanggo ningkatake efisiensi laser sing digunakake ing telekomunikasi, nemokake jurang iki. Ing taun 1991, Eli Yablonovitch entuk kristal fotonik pisanan. Ing taun 1997, cara massa kanggo njupuk kristal dikembangake.

Conto kristal fotonik telung dimensi sing alami yaiku opal, conto lapisan fotonik swiwi kupu saka genus Morpho. Nanging, kristal fotonik biasane digawe sacara artifisial ing laboratorium saka silikon, sing uga keropos. Miturut strukture, dipérang dadi siji, loro lan telung dimensi. Struktur sing paling gampang yaiku struktur siji dimensi. Kristal fotonik siji-dimensi minangka lapisan dielektrik sing kondhang lan wis suwe digunakake sing nuduhake pantulan sing gumantung saka dawa gelombang cahya kedadeyan. Nyatane, iki minangka pangilon Bragg sing kasusun saka pirang-pirang lapisan kanthi indeks bias dhuwur lan rendah sing ganti. Pangilon Bragg bisa digunakake kaya filter low-pass biasa, nggambarake sawetara frekuensi nalika ngliwati liyane. Yen sampeyan muter pangilon Bragg menyang tabung, sampeyan entuk struktur rong dimensi.

Conto kristal fotonik rong dimensi sing digawe sacara artifisial yaiku serat optik fotonik lan lapisan fotonik, sing, sawise sawetara modifikasi, bisa digunakake kanggo ngarahake sinyal cahya ing jarak sing luwih cendhek tinimbang ing sistem optik terpadu konvensional. Saiki, ana rong cara kanggo modeling kristal fotonik.

первый - PWM (metode gelombang bidang) nuduhake struktur siji lan rong dimensi lan kalebu pitungan persamaan teoritis, kalebu persamaan Bloch, Faraday, lan Maxwell. Kapindho Cara kanggo model struktur serat optik yaiku metode FDTD (Finite Difference Time Domain), sing kasusun saka ngrampungake persamaan Maxwell kanthi ketergantungan wektu kanggo medan listrik lan medan magnet. Iki ndadekake iku bisa kanggo nindakake eksperimen numerik ing propagasi gelombang elektromagnetik ing struktur kristal tartamtu. Ing mangsa ngarep, iki kudu bisa entuk sistem fotonik kanthi ukuran sing bisa dibandhingake karo piranti mikroelektronik sing digunakake kanggo ngontrol cahya.

Sawetara aplikasi saka kristal fotonik:

  • Cermin selektif rongga laser,
  • Laser kanthi umpan balik sing disebarake,
  • Serat fotonik (serat kristal fotonik), filamen lan planar,
  • semikonduktor fotonik, pigmen ultra-putih,
  • LED kanthi efisiensi tambah, Microresonators, Metamaterials - bahan kiwa,
  • Pengujian pita lebar piranti fotonik,
  • spektroskopi, interferometri utawa tomografi koherensi optik (OCT) - panggunaan efek fase sing kuwat.

Add a comment