Fotonik kristal

Fotonik kristaller, ışığın hareketini kontrol eden periyodik yapılardır. Işığın bu yapılarla etkileşimi, Katı hâl fiziğinde kristal yapıların elektronlarla etkileşimine benzetilebilir; yapının periyodikliği, ışığın ilerleyemeceği bir fotonik bant aralığı oluşturur; bu bant aralığında bulunan dalga boylarındaki fotonlar fotonik kristalde ilerleyemez.[1][2] Fotonik kristaller, doğada bazı canlılarda bulunmaktadır.[3]

Bir opal bilezik. Doğal bir fotonik kristal olan opalin periyodik yapısı yanardönerliğine neden olur.

1887'de Lord Rayleigh tek boyutta periyodik olan dielektrik katmanlarında fotonik bant aralığı olduğunu gözlemlemiştir;[4] tek boyutlu bu yapılar aynı zamanda dielektrik ayna Bragg yansıtıcısı olarak bilinmektedir.[5] 1987'de Eli Yablonovitch ve Sajeev John çok boyutlu periyodik yapılarda ışığın engellenmesini incelemiş ve bu yapılara fotonik kristal ismini vermiştir.[6][7] İlk üç boyutlu fotonik kristal Yablonovitch'in araştırma grubu tarafından 1991'de mikrodalga frekansları için üretilmiştir[8] ve Yablonovit olarak bilinmektedir.[9] Yakın-kızılötesi dalga boyları için iki boyutlu fotonik kristaller ise Thomas Krauss ve araştırma ekibi tarafından 1996'ta tasarlanmıştır.[10]

Fotonik kristallerin periyodikliğinin etkileşime geçeceği ışığın dalga boyu ile orantılı olması gerektir; bu nedenle optik spektrum ile 3. boyut için bu yapıların fabrikasyonu zor bir süreçtir.[11] İki boyutlu fotonik kristaller fotolitografi ve elektron demeti litografisi gibi yöntemlerle üretilebilmektedir.[12][13] Tek boyutlu fotonik kristal dalga kılavuzları ve iki boyutlu fotonik kristal fiberler fiber optik iletişim gibi alanlarda kullanılmaktadır.[14][11] Fotonik kristal kaviteler ve dalga kılavuzları aynı zamanda kuantum bilgisayar sistemlerinde kullanılabilmektedir.[15][16]

Fotonik kristallerin simülasyonu ve analizinde düzlem dalga açılımı ve zamanda sonlu farklar yöntemi gibi hesaplamalı metotlar kullanılabilmektedir.[17]

GaleriDüzenle

Ayrıca bakınızDüzenle

KaynakçaDüzenle

  1. ^ Dumé, Isabelle (8 Haziran 2018). "Photonic crystals follow a straight path to absolute darkness". Physics World (İngilizce). 13 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  2. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 44-49.
  3. ^ Biró, L.P; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, G.I; Bálint, Zs; Lousse, V; Vigneron, J.-P (2007). "Living photonic crystals: Butterfly scales — Nanostructure and optical properties". Materials Science and Engineering: C. 27 (5–8): 941-6. doi:10.1016/j.msec.2006.09.043. 
  4. ^ Rayleigh Sec. R.S., Lord (1888). "XXVI. On the remarkable phenomenon of crystalline reflexion described by Prof. Stokes" (PDF). The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 26 (160): 256-265. doi:10.1080/14786448808628259. 
  5. ^ Paschotta, Rüdiger. "Bragg Mirrors". rp-photonics.com (İngilizce). 16 Aralık 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  6. ^ Yablonovitch, Eli (1987). "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics". Physical Review Letters. 58 (20): 2059-62. Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059. PMID 10034639. 
  7. ^ John, Sajeev (1987). "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices". Physical Review Letters. 58 (23): 2486-9. Bibcode:1987PhRvL..58.2486J. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486. PMID 10034761. 
  8. ^ Yablonovitch, E; Gmitter, T; Leung, K (1991). "Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms". Physical Review Letters. 67 (17): 2295-2298. Bibcode:1991PhRvL..67.2295Y. doi:10.1103/PhysRevLett.67.2295. PMID 10044390. 
  9. ^ Maldovan, Martin; Thomas, Edwin L. (2004). "Diamond-structured photonic crystals". Nature Materials. 3: 593-600. doi:10.1038/nmat1201. 
  10. ^ Krauss, Thomas F.; Rue, Richard M. De La; Brand, Stuart (1996), "Two-dimensional photonic-bandgap structures operating at near-infrared wavelengths", Nature, 383 (6602), ss. 699-702, Bibcode:1996Natur.383..699K, doi:10.1038/383699a0 
  11. ^ a b Ouellette, Jennifer (2002), "Seeing the Future in Photonic Crystals" (PDF), The Industrial Physicist, 7 (6), ss. 14-17, 12 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi 
  12. ^ Campbell, M.; Sharp, D. N.; Harrison, M. T.; Denning, R. G.; Turberfield, A. J. (2000). "Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography". Nature. 404: 53-56. doi:10.1038/35003523. 
  13. ^ Sato, T.; Miura, K.; Ishino, N.; Ohtera, Y.; Tamamura, T.; Kawakami, S. (2002). "Photonic crystals for the visible range fabricated by autocloning technique and their application". Optical and Quantum Electronics. 34: 63-70. doi:10.1023/A:1013382711983. 
  14. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 122-134; 156-187.
  15. ^ Englund, Dirk; Faraon, Andrei; Fushman, Ilya; Vuckovic, Jelena (15 Nisan 2008). "Quantum information processing on photonic crystal chips". SPIE. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020. 
  16. ^ Arcari, M.; Söllner, I.; Javadi, A.; Lindskov Hansen, S.; Mahmoodian, S.; Liu, J.; Thyrrestrup, H.; Lee, E. H.; Song, J. D.; Stobbe, S.; Lodahl, P. (2014). "Near-Unity Coupling Efficiency of a Quantum Emitter to a Photonic Crystal Waveguide". Physical Review Letters. 113 (9): 093603. doi:10.1103/PhysRevLett.113.093603. 
  17. ^ Joannopoulos et al. 2008, s. 253-264.
Ek okumalar

Dış bağlantılarDüzenle