光子晶体的新方法揭示了内部特征

光子晶体的内部特征已经显示开发的一项新技术麻省理工学院研究人员。这些光子晶体合成材料的奇特的光学特征广泛研究的主题。亚博网站下载

一般来说,光子晶体是由钻井数以百万计的密集,一块透明材料的小孔,使用变化microchip-fabrication技术。这些材料表现亚博网站下载出一系列特殊的光学特性,包括“超透镜”,基于准确的定位、间距和大小的洞。

完美透镜使放大,超出了正常的理论极限,和“负折射,光线弯曲的方向相反的路径通过标准透明材料。亚博网站下载

极其复杂的计算将有助于了解不同颜色和不同方向的光通过光子晶体。高度简化的方法往往是由研究人员使用。例如,研究人员只能计算一个颜色光的行为或沿一个方向。

新方法使全方位的信息直接可见的。研究人员可以使用一个简单的实验室设置显示信息,所谓的“iso-frequency轮廓”的模式,以图形化的形式,可以拍摄和分析,在一些情况下消除计算的必要性。

最新一期的《科学》杂志上的一篇论文中描述了这种技术进步提出了麻省亚博老虎机网登录理工学院博士后Bo甄,最近韦尔斯利大学毕业生和麻省理工学院附属艾玛·里根,麻省理工学院物理学教授马林Soljačić和约翰Joannopoulos,和其他四人。

甄解释说,这种新方法的发现是密切关注的一个现象,研究人员注意到,然后使用多年。然而,起源这一现象并不是之前被研究人员所理解。照明激光光子材料的样品导致产生散射光的模式样本。亚博网站下载

散射是令人感到意外,因为作为底层的晶体结构是几乎完美的在这些材料制作的。亚博网站下载

当我们想做一个激光测量,我们总是看到这种模式。我们看到这个形状,但是我们不知道发生了什么事。

Bo甄,博士后,麻省理工学院

但它帮助他们得到他们的实验设置正确对齐,散射光的模式会出现后立刻激光束精确排列的晶体。深入分析后,研究人员明白小缺陷散射模式生成的晶体,指洞,有些锥形从一端到另一端或不完美的圆形。

“制造障碍即使在最好的样本,可以,”里根说。“人们认为散射很弱,因为样本是近乎完美,”但似乎在特定频率和角度、光散射非常强烈;多达50%的入射光可以分散。

照亮了样品依次与各种颜色允许建立一个完整的相对路径显示采取的光束在整个可见光谱。的直接视图iso-frequency轮廓是由散射光。这些轮廓是一种地形图的不同颜色的光束弯曲时通过光子晶体。

“这是一个非常美丽,非常直接的方式观察iso-frequency轮廓,“Soljačić说。“你就是光照在样本,有了正确的方向和频率,“出来的是一个直接的形象所需的信息,他说。

研究小组表明,这一发现可能用于广泛的应用程序。开发出一种方法,例如,它可以让显示屏是透明的,大,中,大多数的光穿过好像透过一扇窗,但是不同特定频率的光散射发展一个清晰的图像在屏幕上。该方法也可以用来开发私人显示器只对个别可见屏幕的正前方。

这种方法依赖于缺陷在晶体的制造也可以作为质量控制措施来开发这样的材料;亚博网站下载的图像提供了一个指示不仅总体数量的缺陷,而且他们的特定的性质,也就是说,是否示例生成的主要障碍来自非圆形孔或蚀刻不直,这样可以通过调优和增强的过程。

使用一个聪明的伎俩,Soljačić集团通常令人讨厌(即是什么。,不可避免的障碍在奈米制造)。随机散射造成的障碍让他们直接形象的iso-frequency轮廓光子晶体板结构。因为任何nanofabricated结构总是有某种程度的障碍,由于障碍总是很难模型先验模拟,他们的方法提供了一个非常方便的带隙结构光子晶体共振模式的描述工具。这可能成为一个重要的工具在寻找大功率单模半导体激光器(特别是,光子晶体表面发射激光器),与广泛的应用程序包括电信和制造业。

米凯尔Rechtsman,助理教授,宾夕法尼亚州立大学

团队还包括麻省理工学院电子研究实验室的研究人员,包括祐一Igarashi)(目前在日本NEC公司),伊多·卡,魏贾许耶鲁大学(现在),和沈一尘。陆军研究办公室支持的研究是通过麻省理工学院的士兵纳米技术研究所和美国能源部通过S3TEC能源前沿中心。