Fotonik kristal
From Wikipedia, the free encyclopedia
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]
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]