광자 결정 - AvtoTachki

광결정은 주어진 스펙트럼 범위에서 빛의 파장에 필적하는 높은 굴절률과 낮은 굴절률 및 크기를 가진 기본 셀로 교대로 구성된 현대적인 물질입니다. 음성 크리스탈은 광전자 공학에 사용됩니다. 예를 들어 광결정을 사용하면 가능하다고 가정됩니다. 광파의 전파를 제어하고 광자 집적 회로 및 광학 시스템은 물론 Pbps 정도의 대역폭을 갖춘 통신 네트워크를 생성할 수 있는 기회를 창출할 것입니다.

빛의 경로에 대한 이 물질의 효과는 반도체 결정에서 전자의 이동에 대한 격자의 효과와 유사합니다. 따라서 이름은 "광자 결정"입니다. 광결정의 구조는 특정 범위의 파장에서 내부의 광파 전파를 방지합니다. 그런 다음 소위 광자 간격. 광결정 생성 개념은 1987년 두 개의 미국 연구 센터에서 동시에 생성되었습니다.

뉴저지에 있는 Bell Communications Research의 Eli Jablonovich는 광자 트랜지스터용 재료를 연구했습니다. 그때 그는 "광자 밴드갭(photonic bandgap)"이라는 용어를 만들어 냈습니다. 동시에 프리스턴 대학의 사지브 존(Sajiv John)은 통신에 사용되는 레이저의 효율성을 개선하기 위해 노력하던 중 동일한 격차를 발견했습니다. 1991년 Eli Yablonovich는 최초의 광결정을 받았습니다. 1997년에 결정을 얻기 위한 대량 방법이 개발되었습니다.

자연적으로 발생하는 XNUMX차원 광결정의 예로는 모르포(Morpho) 속의 나비 날개의 광자 층의 예인 오팔(opal)이 있습니다. 그러나 광결정은 일반적으로 다공성 실리콘으로 실험실에서 인위적으로 만들어집니다. 구조에 따라 XNUMX차원, XNUMX차원, XNUMX차원으로 나뉩니다. 가장 간단한 구조는 XNUMX차원 구조입니다. XNUMX차원 광결정은 입사광의 파장에 따라 반사계수가 달라지는 특징을 갖는 잘 알려져 있고 오랫동안 사용되는 유전층이다. 사실 이것은 고굴절률과 저굴절률이 번갈아 나타나는 여러 층으로 구성된 브래그 거울입니다. Bragg 미러는 일반 저역 통과 필터처럼 작동하며 일부 주파수는 반사되고 다른 주파수는 통과합니다. 브래그 거울을 튜브로 굴리면 XNUMX차원 구조가 됩니다.

인위적으로 생성된 XNUMX차원 광결정의 예로는 광자 광섬유와 광자 층이 있으며, 여러 가지 수정을 거쳐 기존 통합 광학 시스템보다 훨씬 작은 거리에서 광 신호의 방향을 변경하는 데 사용할 수 있습니다. 현재 광결정을 모델링하는 두 가지 방법이 있습니다.

первый – PWM(평면파 방식)은 XNUMX차원 및 XNUMX차원 구조를 말하며 Bloch, Faraday, Maxwell 방정식을 포함한 이론 방정식의 계산으로 구성됩니다. 초 광섬유 구조를 모델링하는 방법은 FDTD(Finite Difference Time Domain) 방법으로, 전기장과 자기장의 시간 의존성을 통해 Maxwell 방정식을 푸는 방식입니다. 이를 통해 주어진 결정 구조에서 전자파 전파에 대한 수치 실험을 수행할 수 있습니다. 미래에는 이를 통해 빛을 제어하는 데 사용되는 마이크로 전자 장치와 비슷한 크기의 광자 시스템을 얻을 수 있게 될 것입니다.

광결정의 일부 응용 분야: