फोटोनिक क्रिस्टल

एक फोटोनिक क्रिस्टल एक आधुनिक सामग्री है जिसमें उच्च और निम्न अपवर्तक सूचकांक और किसी दिए गए वर्णक्रमीय सीमा से प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के तुलनीय आयामों के साथ वैकल्पिक रूप से प्राथमिक कोशिकाएं शामिल होती हैं। फ़ोनिक क्रिस्टल का उपयोग ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है। यह माना जाता है कि उदाहरण के लिए, फोटोनिक क्रिस्टल के उपयोग की अनुमति होगी। प्रकाश तरंग के प्रसार को नियंत्रित करने के लिए और फोटोनिक एकीकृत सर्किट और ऑप्टिकल सिस्टम के साथ-साथ एक विशाल बैंडविड्थ (पीबीपीएस के क्रम में) के साथ दूरसंचार नेटवर्क के निर्माण के अवसर पैदा करेगा।

प्रकाश के पथ पर इस पदार्थ का प्रभाव अर्धचालक क्रिस्टल में इलेक्ट्रॉनों की गति पर झंझरी के प्रभाव के समान है। इसलिए नाम "फोटोनिक क्रिस्टल"। एक फोटोनिक क्रिस्टल की संरचना तरंग दैर्ध्य की एक निश्चित सीमा में इसके अंदर प्रकाश तरंगों के प्रसार को रोकती है। फिर तथाकथित फोटॉन गैप। फोटोनिक क्रिस्टल बनाने की अवधारणा 1987 में दो अमेरिकी अनुसंधान केंद्रों में एक साथ बनाई गई थी।

न्यू जर्सी में बेल कम्युनिकेशंस रिसर्च के एली जाब्लोनोविच ने फोटोनिक ट्रांजिस्टर के लिए सामग्री पर काम किया। तभी उन्होंने "फोटोनिक बैंडगैप" शब्द गढ़ा। उसी समय, प्रीस्टन विश्वविद्यालय के सजीव जॉन ने दूरसंचार में उपयोग किए जाने वाले लेजर की दक्षता में सुधार करने के लिए काम करते हुए उसी अंतर की खोज की। 1991 में एली याब्लोनोविच को पहला फोटोनिक क्रिस्टल प्राप्त हुआ। 1997 में, क्रिस्टल प्राप्त करने की एक व्यापक विधि विकसित की गई थी।

प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले त्रि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल का एक उदाहरण ओपल है, जो जीनस मॉर्फो की तितली के पंख की फोटोनिक परत का एक उदाहरण है। हालाँकि, फोटोनिक क्रिस्टल आमतौर पर सिलिकॉन से प्रयोगशालाओं में कृत्रिम रूप से बनाए जाते हैं, जो छिद्रपूर्ण भी होता है। उनकी संरचना के अनुसार, उन्हें एक-, दो- और त्रि-आयामी में विभाजित किया गया है। सबसे सरल संरचना एक आयामी संरचना है। एक आयामी फोटोनिक क्रिस्टल प्रसिद्ध और लंबे समय से उपयोग की जाने वाली ढांकता हुआ परतें हैं, जो एक प्रतिबिंब गुणांक द्वारा विशेषता होती हैं जो घटना प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है। वास्तव में, यह एक ब्रैग दर्पण है, जिसमें बारी-बारी से उच्च और निम्न अपवर्तक सूचकांक वाली कई परतें होती हैं। ब्रैग दर्पण एक नियमित कम पास फिल्टर की तरह काम करता है, कुछ आवृत्तियों को प्रतिबिंबित किया जाता है जबकि अन्य को पारित किया जाता है। यदि आप ब्रैग दर्पण को एक ट्यूब में घुमाते हैं, तो आपको एक द्वि-आयामी संरचना मिलती है।

कृत्रिम रूप से निर्मित द्वि-आयामी फोटोनिक क्रिस्टल के उदाहरण फोटोनिक ऑप्टिकल फाइबर और फोटोनिक परतें हैं, जिनका उपयोग कई संशोधनों के बाद, पारंपरिक एकीकृत प्रकाशिकी प्रणालियों की तुलना में बहुत कम दूरी पर प्रकाश संकेत की दिशा बदलने के लिए किया जा सकता है। फोटोनिक क्रिस्टल के मॉडलिंग के लिए वर्तमान में दो विधियाँ हैं।

первый - PWM (प्लेन वेव मेथड) एक- और द्वि-आयामी संरचनाओं को संदर्भित करता है और इसमें बलोच, फैराडे, मैक्सवेल समीकरणों सहित सैद्धांतिक समीकरणों की गणना शामिल है। दूसरा फाइबर ऑप्टिक संरचनाओं के मॉडलिंग की विधि एफडीटीडी (परिमित अंतर समय डोमेन) विधि है, जिसमें विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र के लिए समय निर्भरता के साथ मैक्सवेल समीकरणों को हल करना शामिल है। यह किसी को दिए गए क्रिस्टल संरचनाओं में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार पर संख्यात्मक प्रयोग करने की अनुमति देता है। भविष्य में, इससे प्रकाश को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बराबर आयाम वाले फोटोनिक सिस्टम प्राप्त करना संभव हो जाएगा।

फोटोनिक क्रिस्टल के कुछ अनुप्रयोग:

• लेज़र रेज़ोनेटर के चयनात्मक दर्पण,
• वितरित फीडबैक लेजर,
• फोटोनिक फाइबर (फोटोनिक क्रिस्टल फाइबर), फिलामेंट्स और प्लेनर,
• फोटोनिक अर्धचालक, अति-श्वेत रंगद्रव्य,
• बढ़ी हुई दक्षता के साथ एल ई डी, माइक्रोरेज़ोनेटर, मेटामटेरियल्स - बाएं सामग्री,
• फोटोनिक उपकरणों का ब्रॉडबैंड परीक्षण,
• स्पेक्ट्रोस्कोपी, इंटरफेरोमेट्री या ऑप्टिकल कोहेरेंस टोमोग्राफी (ओसीटी) - एक मजबूत चरण प्रभाव का उपयोग करना।