Photonischer Kristall

Photonische Kris Talle Ist in prinzipiell Transparenz Festkörper vorkommende oder geschaffene Struktur des periodischen Brechungsindex , stirbt u. A. Durch Beugung und Interferenz Bewegung von sterben Photon (in der Regel sichtbares Licht oder Infrarot ) beeinflussen. Photonische Kris Talle Angebote sind nicht zwingend Kristallin – Ihr Name rührt von analogen Beugungs- und Reflexionseffekten von Röntgenstrahlung in Kristallen aufgrund Derens Gitterkonstante .

Die Strukturabmessungen sind gleich oder größer als die Wellenlänge der Photonen, sie liegen im Bereich von Bruchteilen eines Mikrometers bis mehr Mikrometer.

Photonische Kris Talle lassen sich von Interferenzschichten und Beugungsgittern Characterized abgrenzen, that sie

  • drei oder auch endlich sein können
  • Unter Umständen können steuerbar sein

Photonic Kristalle Auch in der Natur vor. So schnell wie möglich sollen die abgeschirmten Farben auf Schmetterlingsflügeln durch periodische Strukturen, die photonisch gefunden werden, gefunden werden.

Aufbau

Photonische Kris Talle Bestehen aus strukturierten Halbleitern , Gläsernen oder Polymer und Werden meist Durch Die aus der Mikroelektronik Bekannt Elle Verfahren Hergestellt. Sie Zwingen das Licht Profilierung mittels ihrer spezifischen Struktur dazu, sich in der für Bauteilfunktion Notwendig Art und Weise im Medium auszubreiten sterben. Characterized Wird es nicht nur Möglich, Licht auf Abmessungen, WELCHE in der Größenordnung wo wellenlänge Liegen, zu Führen, Sondern Auch zu verfeinern Alle und zu wellenlängenselektiv reflektiert.

Es Handelt sich um periodische dielektrische Struktur, Derens Periodenlänge so eingestellt OP ist, Dass sie sterben Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen in ähnlicher Weise beeinflussen Wie das periodische Potential in Halbleiterkristallen sterben Ausbreitung von Elektronen . Sie werden diese einseitige Optik sehen, die Bragg-Reflexion von sichtbarem Licht ist.

Insbesondere entsteht analog zur Ausbildung der elektronischen Bandstruktur Einer Photonische Bandstruktur , stirbt Bereich Verbotener Energie aufweisen Kann, in Denen sie Elektromagnetische Wellen nicht Innerhalb des Kristalls ausbreiten can ( Photonische Bandlücken , PBG = englisch: photonischer Bandlücke ). Photonische Kris Talle Konnen Auch in Gewiss Weise als die optical Analogon zu elektronischen Halbleitern , auch als „optical Halbleiter“ angesehen Werden.

Anwendung

Anonymous, photonische Kristalle wurde einzigartig in der Optik Telekommunikation . Man Kann mit Hilfe von photonischen Kristallen beispielsweise Welle Leiter mit sehr kleinem Kurvenradius (im Mikrometerbereich ) bei geringen Verlusten, effizientere Festkörperlaser, extrem schmalbandige Optischen Filter, Multiplexer und verschiedener andere neuartiger optoelektronische Bauelemente Realisiert. Seit längerem Ist auch „photonischer Kristall“ – die Phasen(PCF, photonische Kristallfaser ), Kommerziell erhältlich. Als Bragg-Gitter könntest du in DFB- Lasernn analdoliert werden .

Forkommen in der Natur

Photonische Kris Talle, sterben in der Natur vorkommen, Sind unter Anderem Opale , Vogelfedern , Schmetterlingsflügel .

Forschungsgeschichte und Literatur

Photonische Kristalle Wurden zuerst 1972 von Bykov Beschrieben:

  • VP Bykov: Spontane Emission in einer periodischen Struktur . In: Sowjetisches Journal für Experimentelle und Theoretische Physik . Bd. 35, 1972, ISSN  0038-5646 , S. 269-273 ( PDF [abgerufen am 3. November 2013]).

und zum erstem Mal Ende 1970, experimentell realisiert von R. Zengerle:

  • Remigius Zengerle: Lichtausbreitung in ebenen periodischen Wellenleitern. Doktorarbeit, Universität Stuttgart, 1979.
  • R. Zengerle: Lichtausbreitung in einfach und doppelt periodisch planaren Wellenleitern . In: Zeitschrift für Moderne Optik . Band 34, Nein. 12, 1987, S. 1589-1617, doi : 10.1080 / 09500348714551531 .

Ende der 1980er Jahre Jahre unabhängig von Eli Yablonovitch und Sajeev John mit ihren opensischen Besitzern

  • Eli Yablonovitch: Inhibierte spontane Emission in der Festkörperphysik und Elektronik . In: Physische Überprüfungsbriefe . Band 58, Nein. 20., 18. Mai 1987, ISSN  0031-9007 , S. 2059-2062, doi : 10.1103 / PhysRevLett.58.2059 .
  • Sajeev John: Starke Lokalisierung von Photonen in bestimmten ungeordneten dielektrischen Übergittern . In: Physische Überprüfungsbriefe . Band 58, Nein. 23, 8. Juni 1987, ISSN  0031-9007 , S. 2486-2489, doi : 10.1103 / PhysRevLett.58.2486 .

Seit of this Zeit Hut sterben Forschungsaktivität in diesem Bereich Stetig zugenommen und Photonische Kris Talle Sind zu Einem Aktiven Forschungsgebiet geworden ein sie weltweit viele Arbeitsgruppen eine Universität und Forschung Sein Reich Zunge Arbeiten.

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