Criostail fótónach

Is ábhar nua-aimseartha é criostal fótónach atá comhdhéanta de chealla tosaigh faoi seach a bhfuil innéacs athraonta ard agus íseal acu agus toisí atá inchomparáide le tonnfhad an tsolais ó raon speictreach ar leith. Úsáidtear criostail fhóineacha in optoelectronics. Glactar leis go gceadóidh úsáid criostal fótónach, mar shampla. chun iomadú tonn solais a rialú agus cruthófar deiseanna chun ciorcaid chomhtháite fótónacha agus córais optúla a chruthú, chomh maith le líonraí teileachumarsáide le bandaleithead ollmhór (den ord Pbps).

Tá éifeacht an ábhair seo ar chonair an tsolais cosúil leis an éifeacht atá ag gríl ar ghluaiseacht leictreon i gcriostail leathsheoltóra. Mar sin an t-ainm "criostail fhótónach". Cuireann struchtúr criostail fhótónach cosc ​​ar iomadú tonnta solais taobh istigh de i raon áirithe tonnfhaid. Ansin an bhearna fótón mar a thugtar air. Cruthaíodh an coincheap maidir le criostail fhótónacha a chruthú go comhuaineach i 1987 i dhá ionad taighde de chuid na Stát Aontaithe.

D’oibrigh Eli Jablonovich ó Bell Communications Research i New Jersey ar ábhair do thrasraitheoirí fótóinic. Is ansin a chum sé an téarma "bandgap fótónach". Ag an am céanna, d'aimsigh Sajiv John ó Ollscoil Prieston, agus é ag obair chun éifeachtúlacht na léasair a úsáidtear i teileachumarsáid a fheabhsú, an bhearna chéanna. I 1991, fuair Eli Yablonovich an chéad chriostail fótónach. I 1997, forbraíodh modh mais chun criostail a fháil.

Sampla de chriostail fhótónach tríthoiseach a tharlaíonn go nádúrtha ná opal, sampla den chiseal fhótónach de sciathán féileacán den ghéineas Morpho. Mar sin féin, is gnách go ndéantar criostail fhótónacha go saorga i saotharlanna ó shilicón, atá scagach freisin. De réir a struchtúr, roinntear iad i gceann, déthoiseach agus tríthoiseach. Is é an struchtúr is simplí an struchtúr aon-toiseach. Tá criostail fhótónacha aontoiseach ar eolas go maith agus le sraitheanna tréleictreach a úsáidtear le fada, arb iad is sainairíonna iad comhéifeacht machnaimh a bhraitheann ar thonnfhad an tsolais eachtra. Go deimhin, is scáthán Bragg é seo, ina bhfuil go leor sraitheanna le hinnéacsanna athraonta ard agus íseal athraonta. Feidhmíonn scáthán Bragg cosúil le scagaire pas íseal rialta, léirítear roinnt minicíochtaí agus seoltar cuid eile tríd. Má rollaíonn tú scáthán Bragg isteach i bhfeadán, gheobhaidh tú struchtúr déthoiseach.

Is samplaí de chriostail fhótónacha déthoiseacha a chruthaítear go saorga snáithíní optúla fótónacha agus sraitheanna fótónacha, ar féidir, tar éis roinnt modhnuithe, a úsáid chun treo comhartha solais a athrú ag faid i bhfad níos lú ná mar a dhéantar i gcórais optaic chomhtháite traidisiúnta. Faoi láthair tá dhá mhodh ann chun criostail fhótónacha a shamhaltú.

chéad – Tagraíonn PWM (modh tonnta eitleáin) do struchtúir aontoiseach agus déthoiseacha agus cuimsíonn sé cothromóidí teoiriciúla a ríomh, lena n-áirítear cothromóidí Bloch, Faraday, Maxwell. Dara Is é an modh chun struchtúir snáthoptaice a shamhaltú ná an modh FDTD (Fearann ​​Ama Difríochta Críochnaithe), atá comhdhéanta de réiteach cothromóidí Maxwell le spleáchas ama don réimse leictreach agus don réimse maighnéadach. Ligeann sé seo do dhuine turgnaimh uimhriúla a dhéanamh ar iomadú tonnta leictreamaighnéadacha i struchtúir chriostail ar leith. Sa todhchaí, ba cheart go bhfágfadh sé seo go mbeifear in ann córais fhótóinic a fháil a bhfuil toisí acu atá inchomparáide leis na gnéithe a bhaineann le feistí micrileictreonacha a úsáidtear chun solas a rialú.

Roinnt feidhmeanna de chriostail fhótónacha:

• Scátháin roghnacha athshondúirí léasair,
• léasair aiseolais dáilte,
• Snáithíní fótóineacha (snáithín criostail fhótónach), filiméid agus plánach,
• Leathsheoltóirí fótónacha, líocha ultra-bán,
• Soilse faoi stiúir le héifeachtúlacht mhéadaithe, Micriresonators, Metamaterials - ábhair chlé,
• Tástáil leathanbhanda ar fheistí fótóinic,
• speictreascópacht, interferometry nó tomagrafaíocht comhleanúnachais optúla (OCT) - ag baint úsáide as éifeacht chéim láidir.