بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
آشنایی با بلورهای فوتونی
اسلاید 2 :
مقدمه ای بر بلورهای فوتونی
کمتر از ۳۰ سال از معرفی بلورهای فوتونی دوبعدی نمیگذرد، اما سیر پرشتاب تحولات علمی و جذابیت این حوزه از علم باعث شده است در همین مدت انواع ساختارهای بلور فوتونی طراحی، مدلسازی، شبیهسازی، بهینهسازی و ساخته شوند، طوریکه همهروزه روشهای جدیدی برای طراحی و ساخت انواع افزارههای منطقی، موجبرها و حسگرهای بلور فوتونی در نشریات معتبر روز دنیا گزارش میشود. این موضوع بر پتانسیل بالای این شاخه از علم گواهی دارد.
این در حالی است که نخستین ساختار بلور فوتونی دوبعدی در سال ۱۹۹۶ یعنی ۲۰ سال پیش ساخته شد. پیشرفت قابل توجه در این حوزه از علم باعث شده است که امیدها برای داشتن سامانههای تمام نوری و جایگزینی الکترون با فوتون، بیش از پیش ایجاد شود.
اسلاید 3 :
مقدمه ای بر بلورهای فوتونی
به هر ساختاری که ضریب شکست آن به طور متناوب تغییر کند یک بلور یا بلور فوتونی گویند.
اگر این تکرار در یک بعد باشد به بلور تشکیل شده، بلور فوتونی یک بعدی گفته می شود.
رنگ های مختلف نشان دهنده مواد با ضرایب دی الکتریک متفاوت است.
اسلاید 4 :
اگر این تکرار در دو بعد باشد به بلور تشکیل شده، بلور فوتونی دو بعدی گفته می شود.
اسلاید 5 :
در نهایت اگر این تکرار در سه بعد باشد به بلور تشکیل شده، بلور فوتونی سه بعدی گفته می شود.
اسلاید 6 :
این ساختارها در واقع دوگان بلورهای نیمه هادی هستند.
در واقع این موضوع از مشابهت معادله شرودینگر در فیزیک حالت جامد و معادله هلمهولتز در میدان ناشی می شود. در واقع ضریب شکست همان نقشی را در معادله هلمهولتز بازی می کند که پتانسیل الکتریکی در معادله شرودینگر.
بنابراین عملکرد بلورهای فوتونی در برابر فوتون ها مشابه عملکرد بلورهای نیمه هادی (ساختارهای با پتانسیل الکتریکی متناوب) در برابر الکترون ها است.
ویژگی بارز یک بلور فوتونی در پریودیکی بودن ماده دی الکتریکی اش در یک و یا راستاهای بیشتر است.
اسلاید 7 :
به عبارت دقیقتر بلورهای فوتونی ساختارهای متناوب در مقیاس نانو بوده و بدین منظور طراحی شده اند تا حرکت فوتون ها را تحت تاثیر قرار دهند. همانند کاری که بلور های نیمه رسانا با الکترونها انجام میدهند.
بلور ها ساختارهای متناوبی هستند که یا دی الکتریک و یا فلز -دی الکتریک هستند و مسیر حرکت موج -الکترومغناطیسی را تحت تاثیر قرار میدهند، به همان روشی که پتانسیلهای متناوب در نیمه رساناها حرکت الکترونها را با ایجاد نوارهای انرژی ممنوعه و مجاز تحت تاثیر قرار میدهند.
اساس کار بلورهای فوتونی بر اساس تغییر درونی ضریب شکست به صورت کم و زیاد در درون ساختار بلوری است.
اسلاید 8 :
انتشار فوتون در داخل این ساختارها قطعاً به طول موج آنها بستگی دارد. طول موجهایی از نور که اجازه انتشار پیدا میکنند مد نامیده میشوند و گروهی از مدهای انتشار یافته، باند تشکیل میدهند.
باندهای غیر مجاز بلور فوتونی باندگپ یا باند توقف یا شکاف باند نامیده میشوند. یعنی قادر به انتشار در ساختار بلوری نیستند
به همین دلیل به این مواد بلوری لفظ PBG اتلاق میشود که مخفف عبارت Photonic Bandgap است.
این اتفاق منجر به پدیده های آشنایی مانند گسیل خود به خودی و آینه های با بازتاب بالای تک جهتی و موجبرهای با اتلاف پایین می شود.
هرچه تفاوت ضرایب دی الکتریک لایه ها از هم بیشتر باشد، باند توقف فوتونی ماده افزایش می یابد.
اسلاید 9 :
تحلیل ساختاری و میدانی بلورها
تحلیل ساختاری و میدانی بلورها
الف- بلورهای یک بعدی
ب- بلورهای دو بعدی
ج- بلورهای سه بعدی
اسلاید 10 :
تحلیل ساختاری و میدانی بلورها
آنچه که در شکل نشان داده شده است یک بلور فوتونی یک بعدی است
عبارت یک بعدی بودن به خاطر این است که دی الکتریک تنها در یک جهت پریودیک است یعنی بصورت پریودیک از لایه هایی از مواد مختلف (با ضرایب دی الکتریک مختلف و با فاصله ای یکسان از هم ساخته شده است
اسلاید 11 :
اگر بخواهیم منحنی پاشندگی را برای ساختارهای باند فوتونیکی برای انتشار در یک بعد برای 3 نوع غشاء متفاوت نشان داده شده است، تمام لایه ها دارای پهنای یکسان a/2 هستند.
