Фотонный кристалл

Фотонный кристалл (англ. Photonic crystals) – это наноматериал, структура которого характеризуется периодическим изменением показателя преломления в пространственных направлениях. Встречается расширенное определение фотонных кристаллов — «фотонными кристаллами принято называть среды, у которых диэлектрическая проницаемость периодически меняется в пространстве с периодом, допускающим брэгговскую дифракцию света». Фотонные кристаллы, благодаря периодическому изменению коэффициента преломления, позволяют получить разрешённые и запрещённые зоны для энергий фотонов, аналогично полупроводниковым материалам, в которых наблюдаются разрешённые и запрещённые зоны для энергий носителей заряда. Практически, это значит, что если на фотонный кристалл падает фотон, обладающий энергией (длиной волны, частотой), которая соответствует запрещённой зоне данного фотонного кристалла, то он не может распространяться в фотонном кристалле и отражается обратно. И наоборот, это значит, что если на фотонный кристалл падает фотон, обладающий энергией (длиной волны, частотой), которая соответствует разрешённой зоне данного фотонного кристалла, то он может распространяться в фотонном кристалле. Другими словами, фотонный кристалл выполняет функцию оптического фильтра. Фотонные кристаллы встречаются в природе – например, опал – природный фотонный кристалл. В настоящее время существует множество методов изготовления фотонных кристаллов. С фотонными кристаллами связывают будущее современной электроники. Лазеры с фотонными кристаллами позволят получить малосигнальную лазерную генерацию, так называемые низкопороговые и безпороговые лазеры. Волноводы, основанные на фотонных кристаллах, могут быть очень компактны и обладать малыми потерями. С помощью фотонных кристаллов можно будет создавать среды с отрицательным коэффициентом преломления, что даст возможность фокусировать свет в точку размерами меньше длины волны(«суперлинзы»). Новый класс дисплеев, в которых манипуляция цветом пикселей осуществляется при помощи фотонных кристаллов, частично или полностью заменит существующие дисплеи. Благодаря упорядоченному характеру явления удержания фотонов в фотонном кристалле, на основе этих сред возможно построение оптических запоминающих устройств и логических устройств.

Распределение коэффициента преломления материала в рассматриваемом двухмерном фотонном кристалле.

Тезаурус

Фотонный кристалл (Photonic crystals)

Тематический раздел (поле):  Наноматериалы

Функциональный разряд:  Объект

Аскрипторы:  Нанокристалл

Отношения иерархические (род-вид):  Фотонные кристаллы → Наноструктурированные материалы → Структуры объектов, относящихся к сфере нанотехнологий, их свойства

Отношения ассоциативные:  Фотонные кристаллы ~ Наноматериал, Кристалл, Диэлектрическая проницаемость, Фотон, Оптический фильтр, Низкопороговые лазеры, Волноводы, Дисплеи

Литература по теме:

1. Л. Ивченко, А. Н. Поддубный, "Резонансные трёхмерные фотонные кристаллы, "Физика твёрдого тела, 2006, том 48, вып. 3, стр. 540—547. 
2. В. А. Кособукин, "Фотонные кристаллы, «Окно в Микромир», No. 4, 2002.
3. E. Yablonovitch (1987), "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics" (PDF), Physical Review Letters 58 (20): 2059–2062
4. S. John (1987), "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices" (PDF), Physical Review Letters 58 (23): 2486–2489
5. T. F. Krauss, R. M. DeLaRue, S. Brand (1996), "Two-dimensional photonic-bandgap structures operating at near-infrared wavelengths", Nature 383 (6602): 699–702
6. Статья Фотонный кристалл из Википедии, свободной энциклопедии. Доступно под лицензией Creative Commons Attribution-Share Alike