Fotoniset hihnamateriaalit ovat suunniteltuja rakenteita, jotka ohjaavat valon leviämistä. Niillä on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät niistä hyödyllisiä erilaisissa optisissa laitteissa, kuten suodattimissa, aaltosuunnitteissa ja lasereissa. Niiden perustekijöiden ymmärtäminen on olennaista kehittyneiden fotonisten teknologioiden kehittämisessä.

Fotonisten Bandgap-materiaalien perusteet

Fotoninen kaistanleveys materiaali, joka tunnetaan myös fotonisina kiteitä, ovat määräaikaisia rakenteita, joissa on refraktiivisen indeksin vaihteluita. Nämä vaihtelut luovat fotonisen kaistan, jossa valo ei voi levitä materiaalin läpi. Tämä ominaisuus on samanlainen kuin elektroninen kaistanpituuksilla puolijohdeta.

Varret riippuvat rakenteen jaksotuksesta, taiteilevasta indeksikontrastista ja dimensiosta. Suunnittelemalla nämä parametrit insinöörit voivat räätälöidä hihnan tietylle aallonpituudelle, jolloin materiaalissa on tarkka valonkäytön hallinta.

Optisissa laitteissa käytettävät sovellukset

Fotonisia hihnamateriaaleja käytetään erilaisissa optisissa laitteissa valon tehokkaaseen käsittelyyn. Ne ovat olennaisia luotaessa erittäin valikoivia optisia suodattimia, jotka estävät tai siirtävät tiettyjä aaltoja. Nämä suodattimet ovat olennaisia televiestintä- ja havainnointisovelluksissa.

Lisäksi fotonisia kiteitä käytetään suunnittelemaan matalan häviön aaltosuuntia, jotka rajoittavat valoa pienellä alueella, vähentäen signaalin menetystä. Niitä käytetään myös laseronteloissa parantamaan valon säteilyä ja suuntaa, parantamalla laser suorituskykyä.

Fotonisten Bandgap-rakenteiden tyypit

  • Yksiulotteinen fotonikide
  • Kaksiulotteinen fotonikide
  • Kolmiulotteiset fotonikiteet

Yksiulotteiset rakenteet ovat yksinkertaisempia valmistaa ja niitä käytetään monikerroksisissa pinnoitteissa. Kaksiulotteiset rakenteet ovat yleisiä integroiduissa fotonipiireissä, kun taas kolmiulotteiset rakenteet tarjoavat täydellisen hallinnan valoon kaikissa suuntiin.