СУЧАСНИЙ СТАН ЇХ СТВОРЕННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ
В даному розділі розкривається поняття "фотонний кристал", яке охоплює собою широке коло фізичних об'єктів як природного так і антропогенного походження, дається історичний огляд основних етапів їх створення, обгрунтовується об'єктивна необхідність освоєння наносвіту, розглядаються методи, технології та засоби створення фотонних кристалів, дається оцінка сучасному стану моделювання характеристик фотонних кристалів та дослідження їх потенційних властивостей для створення високоефективних засобів інфокомунікаційних фотонних технологій.
1.1. Поняття "фотонного кристалу" та огляд основних етапів їх створення.
Фотонні кристали (photonic crystals) - напрям сучасного матеріалознавства, пов'язаний з можливістю створення на їх основі лазерів, світлових хвилеводів, оптичних перемикачів і фільтрів з перспективою подальшого створення пристроїв цифрової обчислювальної техніки на основі фотоніки, що інтенсивно розвивається . Фотонний кристал - це матеріал, структура якого характеризується періодичною зміною коефіцієнта заломлення. Відомо, що кристали всіх типів можуть ефективно розсіювати деякі види випромінювання за умови, що параметри граток кристала мають той же порядок, що і довжина хвилі випромінювання. Аналогічно, будучи прозорими для широкого спектру електромагнітного випромінювання, фотонні кристали не пропускають світло з довжиною хвилі, рівної періоду структури фотонного кристалу. ******************************************************************************************************************************
|
|
|
Фотонні кристали на базі нанорозмірних структур,
Засоби та методи їх створення
Більшість дослідників зосередилися на двох принципово різних підходах:
використання темплатних методів, що створюють передумови для самоорганізаціїнаносистем, і нанолітографії, що синтезуються.
Темплатні методи
Серед першої групи методів найбільше розповсюдження отримали такі, які в якості темплатів для створення твердих тіл з періодичною системою пор використовують монодисперсні колоїдні сфери. Ці методи дозволяють отримати фотонні кристали на основі металів , неметалів, оксидів , напівпровідників, полімерів і т.д. Всі вказані методи включають декілька загальних етапів (рис. 1).
На першому етапі, близькі за розмірами колоїдні сфери рівномірно “упаковують” у вигляді тривимірних (іноді двовимірних) каркасів, які надалі виступають в якості темплатів (рис. 1а). Для впорядкування сфер крім природного (спонтанного) осадження використовуються центрифугування, фільтрування з використанням мембран і электрофорез.
Рис.1 Схема темплатного синтезу фотонних
|
|
|
кристалів.
*********************************************************************************************
Сучасний стан моделювання характеристик фотонних кристалів
Наближена теорія фотонних кристалів будується на наступних припущеннях:
■ наближення лінійної оптики;
■ ізотропність та макроскопічність діелектричної проникності;
■ відсутність частотної дисперсії й поглинання. 
Таким чином, далі діелектрична проникність - це речовина (як правило, позитивно *********************************************************
РОЗДІЛ 2. ОСОБЛИВОСТІ ПОБУДОВИ ФОТОННИХ КРИСТАЛІВ ТА
АНАЛІЗ ЇХ ІНФОКОМУНІКАЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ
Одновимірні фотонні кристали
Багатошарові періодичні структури, з давніх пір відомі як оптичні фільтри, недавно стали називати одновимірними фотонними кристалами. Такий кристал моделюється шарами матеріалів А і B з діелектричними постійними εа і εb, причому товщина шарів рівна а і b, відповідно, а період рівний d = а + b. Закон дисперсії блохівської електромагнітної хвилі, що розповсюджується по нормалі
до шарів, має добре відомий вид…….
Двовимірні фотонні кристали
Двовимірна фотонна структура є об'ємним діелектричним середовищем, в якому періодичним чином розташовані циліндри з іншим показником заломлення (рис.2.2). Вона реалізується у вигляді скляної матриці, в якій розташовані ряди крізних повітряних отворів діаметром 200…500 нм на відстані 1...2 мкм один від одного, причому кожний наступний ряд такий зсунутий щодо попереднього, ****************************************
|
|
|
Тривимірні фотонні кристал
Уперше повна заборонена електромагнітна зона була реалізована експериментально в мікрохвильовому діапазоні на штучній структурі із ГЦК-гратці , що на честь одного з авторів іноді називають яблоновитом. Цей класичним об'єкт, що вже став, конструюється, як показано на рис. 2.3а. ***************************************************************
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!