«Ֆոտոնային բյուրեղներ»–ի խմբագրումների տարբերություն

Content deleted Content added

Գծային

06:25, 9 Մայիսի 2014-ի տարբերակ

Ֆոտոնային բյուրեղները (անգլ.՝ photonic crystals) պարբերական դիէլեկտրիկ համակարգեր են, որոնք ֆոտոնների համար կատարում են նույն դերը, ինչ որ էլեկտրոնների համար կատարում է ատոմների բյուրեղական ցանցը։ Հայտնի է, որ բնության մեջ հանդիպող տարբեր բույսերի, միջատների և թռչունների մոտ կարելի է հանդիպել այդպիսի պարբերական համակարգեր, որով էլ հաճախ պայմանավորված է լինում նրանց գունավորումը^[1] Natural Photonic Crystals Նանոտեխնոլոգիների զարգացմանը զուգընթաց հնարավոր է դարձել ստեղծել արհեստական պարբերական համակարգեր, որոնք իրենց յուրօրինակ օպտիկական հատկությունների շնորհիվ գտել են բազմաթիվ կիրառություններ, ինչպես օրինակ, օպտիկական ֆիլտրեր, փոխանջատիչներ, ալիքատարներ և ռեզոնատորներ^[2]^[3]^[4]:

Պատմությունը

Չնայած նրան, որ ֆոտոնային բյուրեղները սկսվել են ուսումնասիրվել դեռևս 1880 ական թվականներին Լորդ Ռելեյի(անգլ.՝ Lord Rayleigh) աշխատանքներում, որտեղ ուսումնասիրվել են դիէլեկտրիկ թիթեղների պարբերական համակարգեր (այս պարբերական բազմաշերտ համակարգերը իրենցից ներկայացնում են ֆոտոնային բյուրեղների ամենապարզ օրինակները), ֆոտոնային բյուրեղներ անվանում առաջին անգամ օգտագործվել է Յելի Յաբլոնովիչի (անգլ.՝ Eli Yablonovitch) և Ջոն Սաջեևի (անգլ.՝ John Sajeev) կողմից 1987թ.-ին լույս տեսած աշխատություններում ^[5]^[6]։ Դեռևս Լորդ Ռելեյի աշխատանքներից հայտնի էր, որ այս պարբերական համակարգերի հաճախային բնութագրերը ունեն այսպես կոչված հաճախային գոտիական կառուցվածք: Այլ կերպ ասած կան հաճախությունների արգելված գոտիներ, որոնց համար այդպիսի հաճախություններով էլեկտրամագնիսական ալիքները չեն կարող տարածվել այս համակարգով և այդ տիրույթում դիտվում է այդ ալիքների գրեթե հարյուր տոկոս անրադարձում: Այս հանգամանքը այժմ էլ օգտագործվում է մի շարք խնդիրներում՝ սկսած անրադարձիչներից մինչև լուսադիոդների էֆֆեկտիվության բարձրացումը:
1946թ.-ին Պարսելը (անգլ.՝ Purcell) իր հետազոտություններով ցույց էր տվել որ, նյութի սպինային էներգետիկ վիճակներից ռադիոալիքների ճառագայթումը կարելի է փոփոխել այդ նյութի մեջ դիսպորսելով մետաղական նանոմասնիկներ՝ այսպիսով ստեղծելով ռեզոնանսային վիճակներ^[7] : Ավելի ուշ՝1972թ.-ին Բիկովի(ռուս.՝ Быков) աշխատանքում քննարկվել էր այն հարցը, որ ատոմների սպոնտան ճառագայթման հավանականությունը կարելի է փոքրացնել այն տեղադրելով դիէլեկտրիների պարբերական համակարգում որի պարբերականությունը ավելի փոքր է քան ազատ ատոմի ճառագայթման ալիքի երկարությունը: Դա պայմանաորված է այն հանգամանքով որ պարբերական համակարգը ստեղծում է ֆոտոնային արգելված գոտի, որն արգելակում է ատոմի ճառագայթումը, քանզի այդպիսի համակարգում չեն կարող գոյություն ունենալ սպասվելիք հաճախությամբ ֆոտոնային վիճակներ^[8] : Այնուամենայնիվ, բոլոր այս քննարկումները մինչև Յաբլոնովիչի և Սաջեևի աշխատանքները մնացել էին որպես քննարկումներ քանզի այդ ժամանակ տեխնոլոգիաները թույլ չեին տալիս պատրաստել օպտիկական տիրույթի ալիքի երկարություններից փոքր պարբերականությամբ համակարգեր, և աշխատանքները կամ լրիվ տեսական էին, կամ փորձերը կատարվում էին ռադիոալիքների տիրույթում,որտեղ ալիքի երկարությունը սանտիմետրերի կարգի է:

Ֆոտոնային բյուրեղների տեսակները

Ֆոտոնային բյուրեղները կարող են լինել ՝ միաչափ (անգլ.՝ one dimensional կամ 1D ), երկչափ (անգլ.՝ two dimensional կամ 2D ) և եռաչափ (անգլ.՝ three dimensional կամ 3D ), բոլոր վերը նշված ֆոտոնային բյուրեղների օրինակները բերված են նկարներում: Ընդհանուր առմամբ միաչափ ֆոտոնային բյուրեղները դրանք այն դիէլեկտրիկ համակարգերն են, որոնք ունեն պարբերականություն տարածական միայն մեկ ուղությամբ,երկչափերը՝ երկու ուղղությամբ, եռաչափերը՝ երեք ուղղությամբ: Այս սահմանումները սահմանափակումներ չեն դնում համակարգի միավոր բջջի երկրաչափական ձևի և չափերի վրա: Միավոր բջիջը դա համակարգի այն միավոր բաղադրիչն է, որը կրկնվում է պարբերաբար և կազմում է պարբերական համակարգի հենքը: Որպես միաչափ պարներական համակարգերի օրինակներ կարելի է դիտարկել ցանկացած բազմաշերտ դիէլեկտրիկ համակարգեր որի շերտերտերը մերթընդմեջ փոփոխվում են մեկ դիէլեկտրիկից մույսը:Ընդ որում, դիէլեկտրիկները կարող են լինել երկուսը կամ ավելին և համակարգը կարող է ունենալ մեկից ավելի պարբերականություն: Որպես երկչափ ֆոտոնային համակարգերի օրինակ կարելի վերցնել ցանկացած համակարգ, որի միավոր բջիջը կրկնվում է տարածական երկու ուղղություններով, ինչպես օչինակ, պատկերում բերված ֆոտոնային բյուրեղը, որի միավոր բջիջը իրենից դիէլեկտրիկ գլան է և պարբերական համակարգը ունի հեքսագոնային պարբերականություն (հեքսագոնային (անգլ.՝ hexagonal ) պարբերականությամբ օժտված են այն բյուրեղները, որոնց պարբերականության երկու ուղղությունները կազմում են 60^օ անկյուն):Որպես երկչափ ֆոտոնային բյուրեղի օրինակ կարելի է դիտարկել նաև պարբերական անցքերով դիէլեկտրիկ թիթեղները: Նույն տրամաբանությամբ, կարելի է կառուցել եռաչափ ֆոտոնային բյուրեղ, վերցնելով ցանկացած դիէլեկտրիկ կառուցվածք որպես բջիջ և կրկնելով այն տարածական երեք ուղղություններով:

Ֆոտոնային բյուրեղների Ֆիզիկան

Համակարգչային մեթոդները

Կիրառությունները

Հղումներ

↑ J W. Galusha; և այլք: (2008), «Discovery of a diamond-based photonic crystal structure in beetle scales» (PDF), Physical Review E, 77 (050904R): 1539–3755, Bibcode:10.1103/PhysRevLett.112.068103, doi:: 10.1103/PhysRevE.77.050904, PMID 050904R {{citation}}: Check |bibcode= length (օգնություն); Check |doi= value (օգնություն); Check |pmid= value (օգնություն); Explicit use of et al. in: |author= (օգնություն)
↑ Shanhui Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and H. A. Haus (1998), «Channel drop filters in photonic crystals» (PDF), Optics Express, 3 (3): 4–11, Bibcode:http://dx.doi.org/10.1364/OE.3.000004, doi:10.1364/OE.3.000004 {{citation}}: Check |bibcode= length (օգնություն); External link in |bibcode= (օգնություն)CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)
↑ Takasumi T.; և այլք: (2005), «All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities» (PDF), Applied Physics Letters, 87 (15): 151112 - 151112-3, doi:10.1063/1.2089185 {{citation}}: Explicit use of et al. in: |author= (օգնություն)
↑ Yoshihiro Akahane1, Takashi Asano, Bong-Shik Song and Susumu Noda (2003), «High-Q photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal» (PDF), Nature, 425: 944–947, doi:10.1038/nature02063{{citation}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link) CS1 սպաս․ թվային անուններ: authors list (link)
↑ E. Yablonovitch (1987), «Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics» (PDF), Physical Review Letters, 58 (20): 2059–2062, Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y, doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059, PMID 10034639
↑ S. John (1987), «Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices» (PDF), Physical Review Letters, 58 (23): 2486–2489, Bibcode:1987PhRvL..58.2486J, doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486, PMID 10034761
↑ Purcell E.M. (1946), «Spontaneous emission probabilities at radio frequencies», Phisical Review, 69: 681
↑ Быков, В. П. (1972), «Спонтанное излучение в периодической структуре», ЖЭТФ: 505–513

[Jeremy2008-1] J W. Galusha; և այլք: (2008), «Discovery of a diamond-based photonic crystal structure in beetle scales» (PDF), Physical Review E, 77 (050904R): 1539–3755, Bibcode:10.1103/PhysRevLett.112.068103, doi:: 10.1103/PhysRevE.77.050904, PMID 050904R {{citation}}: Check |bibcode= length (օգնություն); Check |doi= value (օգնություն); Check |pmid= value (օգնություն); Explicit use of et al. in: |author= (օգնություն)

[PCfilters-2] Shanhui Fan, P. R. Villeneuve, J. D. Joannopoulos, and H. A. Haus (1998), «Channel drop filters in photonic crystals» (PDF), Optics Express, 3 (3): 4–11, Bibcode:http://dx.doi.org/10.1364/OE.3.000004, doi:10.1364/OE.3.000004 {{citation}}: Check |bibcode= length (օգնություն); External link in |bibcode= (օգնություն)CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link)

[PCSwitch-3] Takasumi T.; և այլք: (2005), «All-optical switches on a silicon chip realized using photonic crystal nanocavities» (PDF), Applied Physics Letters, 87 (15): 151112 - 151112-3, doi:10.1063/1.2089185 {{citation}}: Explicit use of et al. in: |author= (օգնություն)

[PCResonator-4] Yoshihiro Akahane1, Takashi Asano, Bong-Shik Song and Susumu Noda (2003), «High-Q photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal» (PDF), Nature, 425: 944–947, doi:10.1038/nature02063{{citation}}: CS1 սպաս․ բազմաթիվ անուններ: authors list (link) CS1 սպաս․ թվային անուններ: authors list (link)

[Yablonovitch1987-5] E. Yablonovitch (1987), «Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics» (PDF), Physical Review Letters, 58 (20): 2059–2062, Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y, doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059, PMID 10034639

[John1987-6] S. John (1987), «Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices» (PDF), Physical Review Letters, 58 (23): 2486–2489, Bibcode:1987PhRvL..58.2486J, doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486, PMID 10034761

[Purcell-7] Purcell E.M. (1946), «Spontaneous emission probabilities at radio frequencies», Phisical Review, 69: 681

[Bykov-8] Быков, В. П. (1972), «Спонтанное излучение в периодической структуре», ЖЭТФ: 505–513

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

@@ Տող 12. / Տող 12. @@
 == Ֆոտոնային բյուրեղների տեսակները ==
-[[File:Երկչափ և Միաչափ.png|thumb|Միաչափ և երկչափ ֆոտոնային բյուրեղի օրինակ]]
+[[File:Երկչափ և Միաչափ.png|thumb|Միաչափ և երկչափ ֆոտոնային բյուրեղների օրինակներ]]
 [[File:3D ֆոտոնային բյուրեղ.png|thumb|Եռաչափ ֆոտոնային բյուրեղի օրինակ]]
 Ֆոտոնային բյուրեղները կարող են լինել ՝ միաչափ ({{lang-en|one dimensional կամ 1D }}), երկչափ ({{lang-en|two dimensional կամ 2D }}) և եռաչափ ({{lang-en|three dimensional կամ 3D }}), բոլոր վերը նշված ֆոտոնային բյուրեղների օրինակները բերված են նկարներում:
 Ընդհանուր առմամբ միաչափ ֆոտոնային բյուրեղները դրանք այն դիէլեկտրիկ համակարգերն են, որոնք ունեն պարբերականություն տարածական միայն մեկ ուղությամբ,երկչափերը՝ երկու ուղղությամբ, եռաչափերը՝ երեք ուղղությամբ: Այս սահմանումները սահմանափակումներ չեն դնում համակարգի միավոր բջջի երկրաչափական ձևի և չափերի վրա: Միավոր բջիջը դա համակարգի այն միավոր բաղադրիչն է, որը կրկնվում է պարբերաբար և կազմում է պարբերական համակարգի հենքը:
-Որպես միաչափ պարներական համակարգերի օրինակներ կարելի է դիտարկել ցանկացած բազմաշերտ դիէլեկտրիկ համակարգեր որի շերտերտերը մերթընդմեջ փոփոխվում են մեկ դիէլեկտրիկից մույսը:Ընդ որում, դիէլեկտրիկները կարող են լինել երկուսը կամ ավելին և համակարգը կարող է ունենալ մեկից ավելի պարբերականություն:Երկչափ պար
+Որպես միաչափ պարներական համակարգերի օրինակներ կարելի է դիտարկել ցանկացած բազմաշերտ դիէլեկտրիկ համակարգեր որի շերտերտերը մերթընդմեջ փոփոխվում են մեկ դիէլեկտրիկից մույսը:Ընդ որում, դիէլեկտրիկները կարող են լինել երկուսը կամ ավելին և համակարգը կարող է ունենալ մեկից ավելի պարբերականություն: Որպես երկչափ ֆոտոնային համակարգերի օրինակ կարելի վերցնել ցանկացած համակարգ, որի միավոր բջիջը կրկնվում է տարածական երկու ուղղություններով, ինչպես օչինակ, պատկերում բերված ֆոտոնային բյուրեղը, որի միավոր բջիջը իրենից դիէլեկտրիկ գլան է և պարբերական համակարգը ունի հեքսագոնային պարբերականություն (հեքսագոնային ({{lang-en|hexagonal }}) պարբերականությամբ օժտված են այն բյուրեղները, որոնց պարբերականության երկու ուղղությունները կազմում են 60<sup>օ</sup> անկյուն):Որպես երկչափ ֆոտոնային բյուրեղի օրինակ կարելի է դիտարկել նաև պարբերական անցքերով դիէլեկտրիկ թիթեղները:
+Նույն տրամաբանությամբ, կարելի է կառուցել եռաչափ ֆոտոնային բյուրեղ, վերցնելով ցանկացած դիէլեկտրիկ կառուցվածք որպես բջիջ և կրկնելով այն տարածական երեք ուղղություններով:
 == Ֆոտոնային բյուրեղների Ֆիզիկան ==