Содержание

Введение

1 Фотонные кристаллы 7

1.1 Классификация фотонных кристаллов 9

1.2 Методы теоретического исследования фотонных кристаллов, численные методы и программное обеспечение 12

1.3 Теория фотонных запрещенных зон 14

1.3.1 Ширина запрещенных зон 25

1.4 Дефекты в фотонных кристаллах 27

1.5 Фотонно-кристаллические структуры, организованные с использованием жидких кристаллов 30

1.6 Изготовление фотонных кристаллов 36

1.7 Применение фотонных кристаллов 39

2 Оптические характеристики фотонных кристаллов 43

2.1 Законы поглощения света 48

2.2 Испускание и рассеяние излучения в фотонных кристаллах: роль плотности фотонных состояний 50

2.3 Спектрофотометрия 62

3 Исследование оптических характеристик фотонных кристаллов на основе наноструктурированного пористого оксида алюминия 69

3.1 Технические характеристики спектрофотометров (СФ – 2000 и Specord 250+) 69

3.2 Исследование оптических характеристик наноструктурированного пористого оксида алюминия на отражение и пропускание 74

77

3.3Определение толщины образцов 78

Заключение 81

Список используемых источников 82

Введение

К настоящему времени сформировалась новая область науки по изучению свойств фотонных кристаллов (ФК) и устройств, базирующихся на их основе. С общей точки зрения ФК является сверхрешеткой, в которой искусственно создан дополнительный период с характерным масштабом периодичности диэлектрической проницаемости порядка длины световой волны. Из понятия запрещенных зон в спектре электромагнитных возбуждений ФК вытекает возможность управления скоростью оптического излучения атомов и локализацией электромагнитных волн на дефектах решетки. Эта уникальная комбинация локализации света и управления радиационной динамикой отличает фотонно-кристаллические материалы от любой из ранее изучаемых оптических сред.

Благодаря своим замечательным свойствам ФК предоставляют качественно новые возможности управления световыми потоками, например, влияя на положение и ширину запрещенной зоны. Для трехмерных фотонных кристаллов, с полной запрещенной зоной в плотности электромагнитных состояний в заданной области частот, возможности управления светом уже были продемонстрированы для микроволновой области спектра. На очереди синтез 3D фотонных кристаллов для работы в видимой и примыкающих к ней ближней инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра. ФК представляют огромный интерес для построения лазеров нового типа, оптических компьютеров, хранения и передачи информации. Не исключено, что последствия бума научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области физики ФК и устройств на их основе будут сравнимы по значимости с созданием интегральной микроэлектроники. ФК позволят создавать оптоэлектронные схемы подобно тому, как обычные полупроводники, металлы и диэлектрики используются для создания электронных интегральных схем.

Поэтому данная работа является актуальной, так как целью данной

работы является исследование оптических характеристик фотонных кристаллов наноструктурированного пористого оксида алюминия с помощью спектрофотометров нового поколения.