फोटोनिक क्रिस्टल

फोटोनिक क्रिस्टल एक आधुनिक सामग्री हो जसमा वैकल्पिक रूपमा उच्च र कम अपवर्तक सूचकांक र आयामहरू दिइएको स्पेक्ट्रल दायराबाट प्रकाशको तरंग लम्बाइसँग तुलना गर्न सकिन्छ। फोनिक क्रिस्टलहरू Optoelectronics मा प्रयोग गरिन्छ। यो मानिन्छ कि फोटोनिक क्रिस्टलको प्रयोगले अनुमति दिन्छ, उदाहरणका लागि। प्रकाश तरंगको प्रसारलाई नियन्त्रण गर्न र फोटोनिक एकीकृत सर्किटहरू र अप्टिकल प्रणालीहरू, साथै ठूलो ब्यान्डविथ (Pbps को क्रमको) संग दूरसंचार नेटवर्कहरू सिर्जना गर्ने अवसरहरू सिर्जना गर्नेछ।

प्रकाशको मार्गमा यस सामग्रीको प्रभाव अर्धचालक क्रिस्टलमा इलेक्ट्रोनहरूको आन्दोलनमा ग्रेटिंगको प्रभाव जस्तै छ। त्यसैले नाम "फोटोनिक क्रिस्टल"। फोटोनिक क्रिस्टलको संरचनाले तरंग दैर्ध्यको निश्चित दायरामा प्रकाश तरंगहरूको प्रसारलाई रोक्छ। त्यसपछि तथाकथित फोटोन ग्याप। फोटोनिक क्रिस्टलहरू सिर्जना गर्ने अवधारणा 1987 मा दुई अमेरिकी अनुसन्धान केन्द्रहरूमा एक साथ सिर्जना गरिएको थियो।

न्यु जर्सीमा बेल कम्युनिकेसन्स रिसर्चका एली जाब्लोनोविचले फोटोनिक ट्रान्जिस्टरहरूको लागि सामग्रीमा काम गरे। त्यसपछि उनले "फोटोनिक ब्यान्डग्याप" शब्दको निर्माण गरे। यसै क्रममा प्रिस्टन युनिभर्सिटीका सजीव जोनले दूरसञ्चारमा प्रयोग हुने लेजरको प्रभावकारितामा सुधार गर्ने क्रममा सोही अन्तर पत्ता लगाए । 1991 मा, एली Yablonovich पहिलो photonic क्रिस्टल प्राप्त भयो। 1997 मा, क्रिस्टल प्राप्त गर्न मास विधि विकसित भएको थियो।

प्राकृतिक रूपमा हुने त्रि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टलको उदाहरण ओपल हो, मोर्फो जीनसको पुतलीको पखेटाको फोटोनिक तहको उदाहरण। यद्यपि, फोटोनिक क्रिस्टलहरू सामान्यतया प्रयोगशालाहरूमा सिलिकनबाट कृत्रिम रूपमा बनाइन्छ, जुन छिद्रपूर्ण पनि हुन्छ। तिनीहरूको संरचना अनुसार, तिनीहरू एक-, दुई- र तीन-आयामीमा विभाजित छन्। सरल संरचना एक-आयामी संरचना हो। एक-आयामी फोटोनिक क्रिस्टलहरू प्रख्यात र लामो-प्रयोग गरिएको डाइलेक्ट्रिक तहहरू हुन्, जुन घटना प्रकाशको तरंग लम्बाइमा निर्भर प्रतिबिम्ब गुणांकद्वारा विशेषता हुन्छन्। वास्तवमा, यो एक ब्राग मिरर हो, जसमा उच्च र निम्न अपवर्तक सूचकांकहरू वैकल्पिक रूपमा धेरै तहहरू समावेश हुन्छन्। Bragg मिरर नियमित कम-पास फिल्टर जस्तै काम गर्दछ, केहि फ्रिक्वेन्सीहरू प्रतिबिम्बित हुन्छन् जबकि अरूहरू पास हुन्छन्। यदि तपाइँ ब्राग ऐनालाई ट्यूबमा घुमाउनुहुन्छ भने, तपाइँ दुई-आयामी संरचना पाउनुहुन्छ।

कृत्रिम रूपमा निर्मित द्वि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टलहरूका उदाहरणहरू फोटोनिक अप्टिकल फाइबर र फोटोनिक तहहरू हुन्, जुन धेरै परिमार्जनहरू पछि, परम्परागत एकीकृत अप्टिक्स प्रणालीहरू भन्दा धेरै सानो दूरीमा प्रकाश संकेतको दिशा परिवर्तन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। फोटोनिक क्रिस्टल मोडेलिङका लागि हाल दुईवटा विधिहरू छन्।

पहिलो - PWM (प्लेन वेभ मेथड) ले एक- र दुई-आयामी संरचनाहरूलाई बुझाउँछ र ब्लोच, फराडे, म्याक्सवेल समीकरणहरू सहित सैद्धान्तिक समीकरणहरूको गणनामा समावेश गर्दछ। दोस्रो फाइबर अप्टिक संरचनाहरू मोडेल गर्ने विधि FDTD (फिनाइट डिफरेंस टाइम डोमेन) विधि हो, जसले विद्युत क्षेत्र र चुम्बकीय क्षेत्रको लागि समय निर्भरताको साथ म्याक्सवेलको समीकरणहरू समाधान गर्न समावेश गर्दछ। यसले दिईएको क्रिस्टल संरचनाहरूमा विद्युत चुम्बकीय तरंगहरूको प्रसारमा संख्यात्मक प्रयोगहरू गर्न सम्भव बनाउँछ। भविष्यमा, यसले प्रकाश नियन्त्रण गर्न प्रयोग गरिने माइक्रोइलेक्ट्रोनिक यन्त्रहरूको तुलनामा आयामहरूसँग फोटोनिक प्रणालीहरू प्राप्त गर्न सम्भव बनाउँदछ।

फोटोनिक क्रिस्टलका केही अनुप्रयोगहरू:

• लेजर रेजोनेटरहरूको चयनात्मक ऐना,
• प्रतिक्रिया लेजरहरू वितरित,
• फोटोनिक फाइबर (फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर), फिलामेन्ट र प्लानर,
• फोटोनिक अर्धचालक, अल्ट्रा-सेतो रंग,
• बढेको दक्षताका साथ LEDs, Microresonators, Metamaterials - बायाँ सामाग्री,
• फोटोनिक उपकरणहरूको ब्रोडब्यान्ड परीक्षण,
• स्पेक्ट्रोस्कोपी, इन्टरफेरोमेट्री वा अप्टिकल कोहेरेन्स टोमोग्राफी (ओसीटी) - बलियो चरण प्रभाव प्रयोग गरेर।