光子晶体
光子晶体是一种现代材料，由具有高和低折射率的基本单元交替组成，其尺寸与给定光谱范围内的光波长相当。 光子晶体用于光电子学。 例如，假设使用光子晶体将允许。 控制光波的传播，将为光子集成电路和光学系统以及具有巨大带宽（Pbps数量级）的电信网络的创建创造机会。
这种材料对光路的影响类似于光栅对半导体晶体中电子运动的影响。 因此得名“光子晶体”。 光子晶体的结构阻止了光波在其内部的特定波长范围内传播。 然后就是所谓的光子间隙。 创造光子晶体的概念于 1987 年在两个美国研究中心同时提出。
新泽西州贝尔通信研究所的 Eli Jablonovich 从事光子晶体管材料的研究。 就在那时，他创造了“光子带隙”一词。 与此同时，普里斯顿大学的 Sajiv John 在努力提高用于电信的激光器的效率时，也发现了同样的差距。 1991 年，Eli Yablonovich 收到了第一个光子晶体。 1997年，开发了获取晶体的质量法。
天然存在的 XNUMXD 光子晶体的一个例子是蛋白石，它是 Morpho 属蝴蝶翅膀的光子层的一个例子。 然而，光子晶体通常是在实验室中用硅人工制造的，硅也是多孔的。 根据它们的结构，它们分为一维、二维和三维。 最简单的结构是一维结构。 一维光子晶体是众所周知且长期使用的介电层，其特征在于反射系数取决于入射光的波长。 事实上，这是一个布拉格反射镜，由许多具有交替高低折射率的层组成。 布拉格镜的工作原理类似于普通的低通滤波器，一些频率被反射，而另一些则通过。 如果你把布拉格镜卷成一个管子，你会得到一个二维结构。
人工创建的二维光子晶体的示例是光子光纤和光子层，经过多次修改后，它们可用于在比传统集成光学系统小得多的距离处改变光信号的方向。 目前有两种模拟光子晶体的方法。
第一 – PWM（平面波法）是指一维和二维结构，存在于理论方程的计算中，包括布洛赫、法拉第、麦克斯韦方程。 第二 光纤结构建模的方法是 FDTD（时域有限差分）方法，该方法包括求解具有时间依赖性的电场和磁场的麦克斯韦方程组。 这使得对电磁波在给定晶体结构中的传播进行数值实验成为可能。 将来，这应该可以使光子系统的尺寸与用于控制光的微电子设备的尺寸相当。
光子晶体的一些应用：
- 激光谐振器的选择性反射镜，
- 分布式反馈激光器，
- 光子纤维（光子晶体纤维），细丝和平面，
- 光子半导体、超白颜料、
- 效率更高的 LED、微谐振器、超材料 - 剩余材料、
- 光子器件的宽带测试，
- 光谱、干涉测量或光学相干断层扫描 (OCT) - 使用强相位效应。
