Wikipedia

Kryształ fotoniczny: Różnice pomiędzy wersjami

Artykuł Dyskusja

Kryształ fotoniczny (edytuj)

Wersja z 19:28, 14 lip 2006

Dodane 23 bajty ,  15 lat temu
Poprawiłem najgorsze fragmenty
m (link)
(Poprawiłem najgorsze fragmenty)
'''Kryształ fotoniczny''' to struktura o periodycznie (okresowo, powtarzającym się) rozłożonym współczynniku załamania, w której występuje fotoniczna przerwa energetyczna. Własności kryształów fotonicznych sprawiają, że są obecnie bardzo aktywnie badaną grupą materiałów i znajdują one liczne zastosowania.
'''Kryształ fotoniczny''' to periodyczna (okresowa, powtarzająca się) nanostruktura, z regularnie rozmieszczonymi defektami o różnym współczynniku załamania, zaprojektowana do kierowania ruchem fotonów (fali elektromagnetycznej). Pozwalają na zakręcanie fotonów, niemal pod kątem prostym (w przeciwieństwie do np. światłowodów, w których to wraz z zakrzywieniem, powstają coraz większe straty).
 
Przykłady wyglądu kryształów fotonicznych (kolejno 1D, 2D i 3D): [http://ab-initio.mit.edu/photons/tutorial/tutorial-small.gif]
[[Faza krystaliczna|Kryształy]] fotoniczne [http://ptf.fuw.edu.pl/ow/wasik02.html] zwykle wytwarzane są sztucznie w laboratoriach, ale występują również w przyrodzie (np. [[Opal (minerał)|opal]]). Koncepcja stworzenia kryształów fotonicznych powstała jednocześnie w [[1987]] w dwóch ośrodkach badawczych na terenie [[Stany Zjednoczone|USA]]. Pierwszy - [[Eli Yablonovitch]] (Bell Communications Research w [[New Jersey]]) pracował nad materiałami dla [[Tranzystor|tranzystorów]] fotonicznych - sformułował pojęcie '''fotoniczna przerwa wzbroniona''' ([[ang.]] ''photonic bandgap''). W tym samym czasie - [[Sajeev John]] (Priceton University) pracował nad zwiększeniem wydajności [[Laser|laserów]] stosowanych w [[telekomunikacja|telekomunikacji]] - odkrył tę samą przerwę. W [[1991]] roku [[Eli Yablonovith]] uzyskał pierwszy kryształ fotoniczny. W [[1997]] roku opracowana została masowa metoda wytwarzania kryształów ([[Shanhui Fan]], [[John D. Joannopoulis]]).
 
Obecnie wytwarzane są struktury fotoniczne zbudowane z atomów oprzerwą wielkościfotoniczną odpowiadającejdla [[długość fali|długości fal]] [[fala elektromagnetyczna|elektromagnetycznych]] z zakresu widzialnego (400–700 [[nm]]). Przerwa fotoniczna występuje dla fal o długościach zbliżonych do okresu rozkładu współczynnika załamania - w przypadku fal widzialnych oznacza to, że na jeden okres rozkładu współczynnika załamania przypada ilość rzędu 1000 warstw atomowych. Występowanie fotonicznej [[przerwa wzbroniona|przerwy wzbronionej]] jest analogiczne jak w przypadku [[półprzewodnik|półprzewodników]] ([[Równanie Schrödingera]]). Kryształy fotoniczne wytwarzane są m.in. z [[krzem]]u, również porowatego. Ze względu na budowę, kryształy fotoniczne dzieli się na jedno-, dwu- i trójwymiarowe. Najprostsza struktura to struktura jednowymiarowa. Jest to w istocie zwierciadło [[William Lawrence Bragg|Bragga]] złożone z wielu warstw na przemian o dużym i małym współczynniku załamania światła. Zwierciadło Bragga działa jak zwykły filtr przepustowy, pewne częstotliwości są odbijane, a inne przepuszczane. Jeżeli ''zwiniemy'' [[zwierciadło Bragga]] w rurkę to otrzymamy strukturę dwuwymiarową.
 
Do modelowania pola elektromagnetycznego w kryształach fotonicznych stosuje się wiele metod znanych z innych
Obecnie istnieją dwie metody modelowania kryształów fotonicznych. Pierwsza - PWM ([[ang.]] ''Plane wave method'') odnosi się do struktur jedno- i dwuwymiarowych i polega na obliczeniu równań teoretycznych, między innymi równań [[Felix Bloch|Blocha]], [[Michael Faraday|Faradaya]], [[James Clerk Maxwell|Maxwella]]. Drugą metodą modelowania struktur światłowodowych jest metoda FDTD (z ang. ''Finite Difference Time Domain'') polegająca na rozwiązywaniu równań Maxwella z zależnością czasową dla [[pole elektryczne|pola elektrycznego]] i [[pole magnetyczne|pola magnetycznego]]. Pozwala ona na przeprowadzanie eksperymentów numerycznych propagacji [[Promieniowanie elektromagnetyczne|fali elektromagnetycznej]] w zadanych strukturach krystalicznych.
dziedzin optyki czy elektrodynamiki. Wymienić tu można: metodę fal płaskich - PWM ([[ang.]] ''Plane wave method''), metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu FDTD (z ang. ''Finite Difference Time Domain''), polegającą na numerycznym rozwiązywaniu równań Maxwella z zależnością czasową dla [[pole elektryczne|pola elektrycznego]] i [[pole magnetyczne|pola magnetycznego]], metodę momentów, wraz z jej licznymi odmianami, a także inne liczne metody półanalityczne i w pełni analityczne. Jak do tej pory, analityczne rozwiązanie równań Maxwella zostało znalezione tylko w najprostszym, jednowymiarowym krysztale fotonicznym.
 
'''Niektóre zastosowania:'''
Charakterystyczną cechą kryształów fotonicznych jest występowanie dziur w strukturze. [[Światło]] wchodząc do materiału z dziurami będzie się częściowo załamywać, a częściowo odbijać. Następstwem tego jest duże tłumienie wyższych modów, co z kolei pozwala na wprowadzenie fali o dużej energii.
* Zwierciadła selektywne rezonatorów laserowych,
 
* Lasery z rozłożonym sprzężeniem zwrotnym,
'''Zastosowanie:'''
* [[Światłowód|Światłowody]] fotoniczne (''photonic crystal fiber''), włóknowe i planarne,
* [[Półprzewodnik]]i fotoniczne,
* Nanoskopowe [[laser]]y,
* Ultrabiałe [[Substancje barwiące|pigmenty]],
* [[Dioda|Diody]] emitująceelektroluminescencyjne światłoo zwiększonej sprawności,
* [[Mikrorezonator]]y,
* Metamateriały – materiały lewoskrętne,
* Szerokopasmowe testowanie urządzeń fotonicznych, spektroskopia, interferometria czy koherentna tomografia optyczna (OCT) - wykorzystanie silnego efektu przesunięcia fazowego.
 
W Polsce prace nad wytwarzaniem i modelowaniem kryształów i światłowodów fotonicznych są prowadzone w UMCS w [[Lublin]]ie, na Politechnice Wrocławskiej[http://www.wemif.pwr.wroc.pl/photonicsgroup/],[http://www.if.pwr.wroc.pl/instytut/labe/labe/labe.html], Politechnice Warszawskiej[http://www.imio.pw.edu.pl/wwwzo] oraz na UW (wydz. Optyki[http://zoi.fuw.edu.pl]) i w ITME w WARSZAWIE[http://www.itme.edu.pl/]. Więcej informacji na stronie [http://www.crystal-fibre.com/support/dictionary.shtm]
oraz [http://www.if.uj.edu.pl/inzynieria/Specjalnosci/fotonika.htm], [http://ab-initio.mit.edu/photons/tutorial/] i [http://www.phys.uni.torun.pl/~bezet/pdf/holey.pdf]
 
Anonimowy użytkownik
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/wiki/Specjalna:Różnica_mobilna/3899141”