Grisial Ffotonig

Mae grisial ffotonig yn ddeunydd modern sy'n cynnwys celloedd elfennol bob yn ail â mynegai plygiant uchel ac isel a dimensiynau sy'n debyg i donfedd golau o ystod sbectrol benodol. Defnyddir crisialau ffonig mewn optoelectroneg. Tybir y bydd y defnydd o grisial ffotonig yn caniatáu, er enghraifft. i reoli ymlediad ton ysgafn a bydd yn creu cyfleoedd ar gyfer creu cylchedau integredig ffotonig a systemau optegol, yn ogystal â rhwydweithiau telathrebu gyda lled band enfawr (o drefn Pbps).

Mae effaith y deunydd hwn ar lwybr golau yn debyg i effaith gratio ar symudiad electronau mewn grisial lled-ddargludyddion. Felly yr enw "grisial ffotonig". Mae strwythur grisial ffotonig yn atal ymlediad tonnau golau y tu mewn iddo mewn ystod benodol o donfeddi. Yna y bwlch ffoton fel y'i gelwir. Crëwyd y cysyniad o greu crisialau ffotonig ar yr un pryd ym 1987 mewn dwy ganolfan ymchwil yn yr Unol Daleithiau.

Bu Eli Jablonovich o Bell Communications Research yn New Jersey yn gweithio ar ddeunyddiau ar gyfer transistorau ffotonig. Dyna pryd y bathodd y term "bandgap ffotonig". Ar yr un pryd, darganfu Sajiv John o Brifysgol Prieston, wrth weithio i wella effeithlonrwydd laserau a ddefnyddir mewn telathrebu, yr un bwlch. Yn 1991, derbyniodd Eli Yablonovich y grisial ffotonig cyntaf. Ym 1997, datblygwyd dull màs ar gyfer cael crisialau.

Enghraifft o grisial ffotonig tri-dimensiwn sy'n digwydd yn naturiol yw opal, enghraifft o haen ffotonig adain glöyn byw o'r genws Morpho. Fodd bynnag, mae crisialau ffotonig fel arfer yn cael eu gwneud yn artiffisial mewn labordai o silicon, sydd hefyd yn fandyllog. Yn ôl eu strwythur, maent yn cael eu rhannu'n un-, dau a thri dimensiwn. Y strwythur symlaf yw'r strwythur un dimensiwn. Mae crisialau ffotonig un-dimensiwn yn haenau dielectrig adnabyddus a hir-ddefnydd, sy'n cael eu nodweddu gan gyfernod adlewyrchiad sy'n dibynnu ar donfedd y golau digwyddiad. Mewn gwirionedd, drych Bragg yw hwn, sy'n cynnwys llawer o haenau gyda mynegeion plygiannol uchel ac isel bob yn ail. Mae drych Bragg yn gweithio fel hidlydd pas isel rheolaidd, mae rhai amleddau'n cael eu hadlewyrchu tra bod eraill yn cael eu pasio drwodd. Os ydych chi'n rholio drych Bragg yn diwb, fe gewch strwythur dau ddimensiwn.

Enghreifftiau o grisialau ffotonig dau-ddimensiwn a grëwyd yn artiffisial yw ffibrau optegol ffotonig a haenau ffotonig, y gellir eu defnyddio, ar ôl sawl addasiad, i newid cyfeiriad signal golau ar bellteroedd llawer llai nag mewn systemau opteg integredig confensiynol. Ar hyn o bryd mae dau ddull ar gyfer modelu crisialau ffotonig.

первый – Mae PWM (dull tonnau awyren) yn cyfeirio at adeileddau un-a dau ddimensiwn ac mae'n cynnwys cyfrifo hafaliadau damcaniaethol, gan gynnwys hafaliadau Bloch, Faraday, Maxwell. Ail Y dull ar gyfer modelu strwythurau ffibr optig yw'r dull FDTD (Parth Amser Gwahaniaeth Terfynol), sy'n cynnwys datrys hafaliadau Maxwell gyda dibyniaeth amser ar gyfer y maes trydan a'r maes magnetig. Mae hyn yn ei gwneud hi'n bosibl cynnal arbrofion rhifiadol ar ymlediad tonnau electromagnetig mewn strwythurau crisial penodol. Yn y dyfodol, dylai hyn ei gwneud hi'n bosibl cael systemau ffotonig gyda dimensiynau tebyg i rai dyfeisiau microelectroneg a ddefnyddir i reoli golau.

Rhai cymwysiadau o grisial ffotonig:

• Drychau dethol o atseinyddion laser,
• laserau adborth wedi'u dosbarthu,
• Ffibrau ffotonig (ffibr grisial ffotonig), ffilamentau a planar,
• Lled-ddargludyddion ffotonig, pigmentau uwch-gwyn,
• LEDs gyda mwy o effeithlonrwydd, Microresonators, Metamaterials - deunyddiau chwith,
• Profi dyfeisiau ffotonig mewn band eang,
• sbectrosgopeg, interferometreg neu domograffeg cydlyniad optegol (OCT) - gan ddefnyddio effaith cyfnod cryf.