Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki Beata StaÅkiewicz - Instytut Fizyki
Rys.2.7 Bransoletka z minerałem opalu (fot.1), opal naturalny kryształ fotoniczny występujący w przyrodzie [2]. Rys.2.8 Przykłady wyglądu kryształów fotonicznych (kolejno 1D, 2D i 3D) [2] Kryształy fotoniczne w sposób teoretyczny moŜna przedstawić jako struktury jedno-, dwu- i trzy-wymiarowe (patrz Rys. 2.8), ale równieŜ jako struktury hybrydowe (kompozytowe). Kryształy fotoniczne nie są kryształami w sensie szafiru czy diamentu. Mogą one być wytworzone z wielu materiałów, w których jest moŜliwe powstanie struktury przestrzenie periodycznej lub w układzie z silną modulacją współczynnika załamania światła. Wiele dzisiejszych firm od dawna stosuje struktury periodyczne jako lustra, filtry interferencyjne czy teŜ lasery duŜej mocy. Takie struktury znane są szerzej pod nazwą siatek Bragga [2], które najprościej wytwarza się jako struktury wielowarstwowe. Ze względu na budowę, kryształy fotoniczne dzieli się na jedno-, dwui trójwymiarowe (Rys. 2.8). Najprostsza struktura to struktura jednowymiarowa. Jest to w istocie zwierciadło Bragga złoŜone z wielu warstw na przemian o duŜym i małym współczynniku załamania światła. Zwierciadło Bragga działa jak zwykły filtr przepustowy, pewne częstotliwości są odbijane, a inne przepuszczane. JeŜeli zwiniemy zwierciadło Bragga w rurkę to otrzymamy strukturę dwuwymiarową. 18
Dwuwymiarowe kryształy fotoniczne (rysunek obok zaczerpnięto z [2]) są interesujące ze względu na moŜliwości realizowania w nich odbicia Bragga oraz ze względu na duŜy kontrast współczynnika załamania światła moŜliwy do uzyskania w przestrzeni dwuwymiarowej. Pomimo tego, Ŝe jednowymiarowe struktury periodyczne były odkryte znacznie wcześniej, to upłynęło duŜo czasu zanim zrozumiano, Ŝe zjawiska odbicia Bragga w dwu lub trójwymiarowych strukturach mogą być bardzo interesujące [2]. Dwuwymiarowe kryształy fotoniczne bardzo dobrze nadają się do połączenia ich z istniejącymi zintegrowanymi układami elektronicznymi. Współczesna technologia wytwarzania obwodów elektronicznych jest bardzo wysoko rozwinięta i zasadniczo jest to technologia dwuwymiarowa. Następnym wyzwaniem dla technologii jest zintegrowanie funkcji optycznych i elektrycznych na jednym wspólnym chipie. Do realizowanych układów elektronicznych moŜna dołączyć istniejącą juŜ technologię planarną. Kryształy fotoniczne dają moŜliwość stworzenia zintegrowanych struktur, które są miniaturowe i które równocześnie mają bardzo ciekawe własności optyczne. Wydaje się, Ŝe struktury fotoniczne staną się bardzo waŜne o ile technologia optyczna znajdzie zastosowanie w komputerach nowej generacji [2]. Większość propozycji urządzeń, w których miałyby znajdować się kryształy fotoniczne, nie wykorzystuje wprost właściwości samych kryształów, ale czerpie korzyści z moŜliwości wprowadzenia do kryształów fotonicznych defektów strukturalnych. Jako rezultat takiego działania, światło o częstotliwości znajdującej się w zakresie pasma optycznie zabronionego, moŜe propagować się lokalnie w krysztale fotonicznym, a konkretnie − w miejscu wprowadzonego defektu. NiemoŜliwa jest propagacja w miejscu otaczającym wprowadzony defekt. Zostały juŜ opracowane technologie, które pozwalają na wytwarzanie defektów umoŜliwiających prowadzenie światła wokół ostrych krawędzi oraz na wytwarzanie filtrów typu „add-drop” 5 . Inną waŜną aplikacją jest wykorzystanie tak zwanego efektu superpryzmatu (superprism effect). Blisko pasma optycznie zabronionego, w obszarze gdzie światło nie moŜe się propagować, rozwiązanie równań Maxwella sugeruje istnienie w tym obszarze fali stojącej. Częstotliwości fali stojącej cechuje ogromna dyspersja [2]. Niewielka zmiana w częstotliwości fal stojących moŜe powodować ogromną zmianę w prędkości grupowej, to jest 5 Nowa technologia oparta na "trójwymiarowych" kryształach fotonicznych, które pełnią rolę filtra, pozwalającego dodawać kanały na drodze światłowodu oraz je odejmować (ang. add-drop filter). Filtr pozwala optymalnie wykorzystać dostępne pasmo przez ograniczenie "zasięgu" wybranego kanału jedynie do odcinka łączącego nadawcę z odbiorcą danych. Kanałów tych moŜna dziś zmieścić w światłowodzie do 160, a dzięki opisywanej technice, efektywna pojemność łącza jest zwielokrotniana. Podobne urządzenia nie są co prawda niczym nowym, jednak dotychczas stosowane rozwiązania charakteryzowały się pewnymi ograniczeniami, np. dopiero kryształ fotoniczny zapewnia stabilną, wysoką jakość sygnału. Obecnie naukowcy pracują nad udoskonaleniem filtra optycznego. PoniewaŜ od jego rozmiaru zaleŜą obsługiwane długości fal światła, konieczna jest miniaturyzacja kryształów do około 1,5 mikrometra. Jak twierdzą badacze, osiągnięcie tego rozmiaru stanowi niemałe wyzwanie [5]. 19
- Page 1 and 2: POLITECHNIKA WROCŁAWSKA WYDZIAŁ P
- Page 3 and 4: SPIS TREŚCI.......................
- Page 5 and 6: DODATEK E Metamateriały: wybrane z
- Page 7 and 8: przedstawiono metody generowania ł
- Page 9 and 10: ROZDZIAŁ 1 If real quasicrystallin
- Page 11 and 12: ROZDZIAŁ 2 “It’s a discovery o
- Page 13 and 14: 2.2 Technologie wytwarzania supersi
- Page 15 and 16: Rys.2.4. Schematyczne przedstawieni
- Page 17: supersieciom półprzewodnikowym i
- Page 21 and 22: 2.42 Kropki kwantowe Innym równie
- Page 23 and 24: W rozdziale tym omówione zostaną
- Page 25 and 26: Warto przy tym dodać, iŜ wzór re
- Page 27 and 28: 3.12 Niebinarna uogólniona supersi
- Page 29 and 30: Równanie FEM w ośrodku jednorodny
- Page 31 and 32: Dla polaryzacji typu s przyjmują o
- Page 33 and 34: (3.22) Macierz propagacji P j - wys
- Page 35 and 36: Ze względu na fakt silnej zaleŜno
- Page 37 and 38: Wyniki obliczeń numerycznych trans
- Page 39 and 40: Rys. II Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 41 and 42: Rys. IV Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 43 and 44: 3.4 Wielowarstwowy ośrodek z mater
- Page 45 and 46: Rys. VII Mapy transmisji T(λ̃, θ
- Page 47 and 48: Rys. IX Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 49 and 50: Rys. XI Mapy transmisji T(λ̃, θ)
- Page 51 and 52: o Pasma wysokiej transmisji supersi
- Page 53 and 54: Program Thue-MorseSuper.exe moŜe p
- Page 55 and 56: Trzecia metoda jest ściśle związ
- Page 57 and 58: DODATEK B B.1. FRAKTALE Twórca teo
- Page 59 and 60: B.2. Wymiar fraktalny- co to właś
- Page 61 and 62: określone dla ograniczonych i domk
- Page 63 and 64: DODATEK C C.1.Wybrane wstępne wyni
- Page 65 and 66: Rys. C.3 Mapy transmisji T(λ̃, θ
- Page 67 and 68: DODATEK D Supersieci THUE-MORSE’A
Dwuwymiarowe kryształy fotoniczne (rysunek obok zaczerpnięto z [2]) są<br />
interesujące ze względu na moŜliwości realizowania w nich odbicia Bragga oraz<br />
ze względu na duŜy kontrast współczynnika<br />
załamania światła moŜliwy do uzyskania<br />
w przestrzeni dwuwymiarowej. Pomimo tego,<br />
Ŝe jednowymiarowe struktury periodyczne były<br />
odkryte znacznie wcześniej, to upłynęło duŜo czasu<br />
zanim zrozumiano, Ŝe zjawiska odbicia Bragga<br />
w dwu lub trójwymiarowych strukturach mogą być<br />
bardzo interesujące [2]. Dwuwymiarowe kryształy<br />
fotoniczne bardzo dobrze nadają się do połączenia ich z istniejącymi<br />
zintegrowanymi układami elektronicznymi. Współczesna technologia<br />
wytwarzania obwodów elektronicznych jest bardzo wysoko rozwinięta<br />
i zasadniczo jest to technologia dwuwymiarowa. Następnym wyzwaniem dla<br />
technologii jest zintegrowanie funkcji optycznych i elektrycznych na jednym<br />
wspólnym chipie. Do realizowanych układów elektronicznych moŜna dołączyć<br />
istniejącą juŜ technologię planarną. Kryształy fotoniczne dają moŜliwość<br />
stworzenia zintegrowanych struktur, które są miniaturowe i które równocześnie<br />
mają bardzo ciekawe własności optyczne. Wydaje się, Ŝe struktury fotoniczne<br />
staną się bardzo waŜne o ile technologia optyczna znajdzie zastosowanie<br />
w komputerach nowej generacji [2].<br />
Większość propozycji urządzeń, w których miałyby znajdować się<br />
kryształy fotoniczne, nie wykorzystuje wprost właściwości samych kryształów,<br />
ale czerpie korzyści z moŜliwości wprowadzenia do kryształów fotonicznych<br />
defektów strukturalnych. Jako rezultat takiego działania, światło o częstotliwości<br />
znajdującej się w zakresie pasma optycznie zabronionego, moŜe propagować się<br />
lokalnie w krysztale fotonicznym, a konkretnie − w miejscu wprowadzonego<br />
defektu. NiemoŜliwa jest propagacja w miejscu otaczającym wprowadzony<br />
defekt. Zostały juŜ opracowane technologie, które pozwalają na wytwarzanie<br />
defektów umoŜliwiających prowadzenie światła wokół ostrych krawędzi oraz na<br />
wytwarzanie filtrów typu „add-drop” 5 . Inną waŜną aplikacją jest wykorzystanie<br />
tak zwanego efektu superpryzmatu (superprism effect). Blisko pasma optycznie<br />
zabronionego, w obszarze gdzie światło nie moŜe się propagować, rozwiązanie<br />
równań Maxwella sugeruje istnienie w tym obszarze fali stojącej. Częstotliwości<br />
fali stojącej cechuje ogromna dyspersja [2]. Niewielka zmiana w częstotliwości<br />
fal stojących moŜe powodować ogromną zmianę w prędkości grupowej, to jest<br />
5 Nowa technologia oparta na "trójwymiarowych" kryształach fotonicznych, które pełnią rolę<br />
filtra, pozwalającego dodawać kanały na drodze światłowodu oraz je odejmować (ang. add-drop<br />
filter). Filtr pozwala optymalnie wykorzystać dostępne pasmo przez ograniczenie "zasięgu"<br />
wybranego kanału jedynie do odcinka łączącego nadawcę z odbiorcą danych. Kanałów tych<br />
moŜna dziś zmieścić w światłowodzie do 160, a dzięki opisywanej technice, efektywna pojemność<br />
łącza jest zwielokrotniana. Podobne urządzenia nie są co prawda niczym nowym, jednak<br />
dotychczas stosowane rozwiązania charakteryzowały się pewnymi ograniczeniami, np. dopiero<br />
kryształ fotoniczny zapewnia stabilną, wysoką jakość sygnału. Obecnie naukowcy pracują nad<br />
udoskonaleniem filtra optycznego. PoniewaŜ od jego rozmiaru zaleŜą obsługiwane długości fal<br />
światła, konieczna jest miniaturyzacja kryształów do około 1,5 mikrometra. Jak twierdzą<br />
badacze, osiągnięcie tego rozmiaru stanowi niemałe wyzwanie [5].<br />
19
Change language