البلورة الضوئية

البلورة الضوئية هي مادة حديثة تتكون بالتناوب من خلايا أولية ذات معامل انكسار مرتفع ومنخفض وأبعاد مماثلة لطول موجة الضوء من نطاق طيفي معين. تستخدم البلورات الصوتية في الإلكترونيات الضوئية. من المفترض أن استخدام البلورة الضوئية سيسمح ، على سبيل المثال. للتحكم في انتشار الموجة الضوئية وسيخلق فرصًا لإنشاء دوائر وأنظمة ضوئية متكاملة ضوئية ، بالإضافة إلى شبكات اتصالات ذات عرض نطاق ترددي ضخم (بترتيب Pbps).

تأثير هذه المادة على مسار الضوء مشابه لتأثير المشبك على حركة الإلكترونات في بلورة أشباه الموصلات. ومن هنا جاء اسم "البلورة الضوئية". تمنع بنية البلورة الضوئية انتشار موجات الضوء داخلها في نطاق معين من الأطوال الموجية. ثم ما يسمى بفجوة الفوتون. تم إنشاء مفهوم تكوين البلورات الضوئية بشكل متزامن في عام 1987 في مركزين أمريكيين للأبحاث.

عمل إيلي جابلونوفيتش من شركة Bell Communications Research في نيوجيرسي على مواد للترانزستورات الضوئية. ثم صاغ مصطلح "فجوة الحزمة الضوئية". في الوقت نفسه ، اكتشف Sajiv John من جامعة Prieston ، أثناء عمله على تحسين كفاءة الليزر المستخدم في الاتصالات ، نفس الفجوة. في عام 1991 ، حصل إيلي يابلونوفيتش على أول بلورة فوتونية. في عام 1997 ، تم تطوير طريقة جماعية للحصول على البلورات.

مثال على البلورة الضوئية ثلاثية الأبعاد التي تحدث بشكل طبيعي هي الأوبال ، وهو مثال للطبقة الضوئية لجناح فراشة من جنس مورفو. ومع ذلك ، عادة ما يتم تصنيع البلورات الضوئية بشكل مصطنع في المختبرات من السيليكون ، وهو أيضًا مسامي. وفقًا لهيكلها ، يتم تقسيمها إلى أحادي وثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد. أبسط هيكل هو هيكل أحادي البعد. البلورات الضوئية أحادية البعد هي طبقات عازلة معروفة وطويلة الاستخدام ، وتتميز بمعامل انعكاس يعتمد على الطول الموجي للضوء الساقط. في الواقع ، هذه مرآة Bragg ، تتكون من العديد من الطبقات ذات مؤشرات الانكسار العالية والمنخفضة بالتناوب. تعمل مرآة Bragg مثل مرشح الترددات المنخفضة العادي ، حيث تنعكس بعض الترددات بينما يتم تمرير البعض الآخر. إذا قمت بتدوير مرآة Bragg في أنبوب ، تحصل على هيكل ثنائي الأبعاد.

أمثلة على البلورات الضوئية ثنائية الأبعاد التي تم إنشاؤها بشكل مصطنع هي الألياف الضوئية الضوئية والطبقات الضوئية ، والتي ، بعد عدة تعديلات ، يمكن استخدامها لتغيير اتجاه إشارة الضوء على مسافات أصغر بكثير من أنظمة البصريات المتكاملة التقليدية. يوجد حاليًا طريقتان لنمذجة البلورات الضوئية.

الأول - PWM (طريقة الموجة المستوية) تشير إلى هياكل أحادية وثنائية الأبعاد وتتكون من حساب المعادلات النظرية ، بما في ذلك معادلات بلوخ وفاراداي وماكسويل. ثان طريقة نمذجة هياكل الألياف الضوئية هي طريقة FDTD (المجال الزمني للفرق المحدود) ، والتي تتكون من حل معادلات ماكسويل مع الاعتماد على الوقت للمجال الكهربائي والمجال المغناطيسي. هذا يجعل من الممكن إجراء تجارب عددية على انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في هياكل بلورية معينة. في المستقبل ، من المفترض أن يتيح ذلك الحصول على أنظمة فوتونية ذات أبعاد مماثلة لتلك الخاصة بالأجهزة الإلكترونية الدقيقة المستخدمة للتحكم في الضوء.

بعض تطبيقات البلورة الضوئية:

• مرايا انتقائية من رنانات الليزر ،
• ليزرات التغذية الراجعة الموزعة ،
• ألياف ضوئية (ألياف بلورية ضوئية) ، خيوط ومستوية ،
• أشباه الموصلات الضوئية ، أصباغ بيضاء للغاية ،
• المصابيح ذات الكفاءة المتزايدة ، المورّات الدقيقة ، المواد الخارقة - المواد المتبقية ،
• اختبار النطاق العريض للأجهزة الضوئية ،
• التحليل الطيفي أو قياس التداخل أو التصوير المقطعي للتماسك البصري (OCT) - باستخدام تأثير طور قوي.