Fotonik kristal

Fotonik kristaller, ışığın hareketini kontrol eden periyodik yapılardır. Işığın bu yapılarla etkileşimi, Katı hâl fiziğinde kristal yapıların elektronlarla etkileşimine benzetilebilir; yapının periyodikliği, ışığın ilerleyemeceği bir fotonik bant aralığı oluşturur; bu bant aralığında bulunan dalga boylarındaki fotonlar fotonik kristalde ilerleyemez.^[1]^[2] Fotonik kristaller, doğada bazı canlılarda bulunmaktadır.^[3]

1887'de Lord Rayleigh tek boyutta periyodik olan dielektrik katmanlarında fotonik bant aralığı olduğunu gözlemlemiştir;^[4] tek boyutlu bu yapılar aynı zamanda dielektrik ayna Bragg yansıtıcısı olarak bilinmektedir.^[5] 1987'de Eli Yablonovitch ve Sajeev John çok boyutlu periyodik yapılarda ışığın engellenmesini incelemiş ve bu yapılara fotonik kristal ismini vermiştir.^[6]^[7] İlk üç boyutlu fotonik kristal Yablonovitch'in araştırma grubu tarafından 1991'de mikrodalga frekansları için üretilmiştir^[8] ve Yablonovit olarak bilinmektedir.^[9] Yakın-kızılötesi dalga boyları için iki boyutlu fotonik kristaller ise Thomas Krauss ve araştırma ekibi tarafından 1996'ta tasarlanmıştır.^[10]

Fotonik kristallerin periyodikliğinin etkileşime geçeceği ışığın dalga boyu ile orantılı olması gerektir; bu nedenle optik spektrum ile 3. boyut için bu yapıların fabrikasyonu zor bir süreçtir.^[11] İki boyutlu fotonik kristaller fotolitografi ve elektron demeti litografisi gibi yöntemlerle üretilebilmektedir.^[12]^[13] Tek boyutlu fotonik kristal dalga kılavuzları ve iki boyutlu fotonik kristal fiberler fiber optik iletişim gibi alanlarda kullanılmaktadır.^[14]^[11] Fotonik kristal kaviteler ve dalga kılavuzları aynı zamanda kuantum bilgisayar sistemlerinde kullanılabilmektedir.^[15]^[16]

Fotonik kristallerin simülasyonu ve analizinde düzlem dalga açılımı ve zamanda sonlu farklar yöntemi gibi hesaplamalı metotlar kullanılabilmektedir.^[17]

Galeri[değiştir | kaynağı değiştir]

1, 2 ve 3 boyutlu fotonik kristal şemaları
İki boyutlu bir fotonik kristal fiber
İki boyutlu bir fotonik kristalde ışık saçılması
3 boyutlu bir fotonik kristal yapı
Bazı kelebek türlerinin kanatlarında doğal fotonik kristaller bulunmaktadır.
Bir fotonik kristal fiber şeması
Mikrodalga frekanslarında negatif indisli kırılma için tasarlanmış bir fotonik kristal
2 boyutlu bir fotonik kristalin şeması

Ayrıca bakınız[değiştir | kaynağı değiştir]

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

^ Dumé, Isabelle (8 Haziran 2018). "Photonic crystals follow a straight path to absolute darkness". Physics World (İngilizce). 13 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Joannopoulos et al. 2008, s. 44-49.
^ Biró, L.P; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, G.I; Bálint, Zs; Lousse, V; Vigneron, J.-P (2007). "Living photonic crystals: Butterfly scales — Nanostructure and optical properties". Materials Science and Engineering: C. 27 (5–8): 941-6. doi:10.1016/j.msec.2006.09.043.
^ Rayleigh Sec. R.S., Lord (1888). "XXVI. On the remarkable phenomenon of crystalline reflexion described by Prof. Stokes" (PDF). The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 26 (160): 256-265. doi:10.1080/14786448808628259. 9 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Paschotta, Rüdiger. "Bragg Mirrors". rp-photonics.com (İngilizce). 16 Aralık 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Yablonovitch, Eli (1987). "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics". Physical Review Letters. 58 (20): 2059-62. Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059. PMID 10034639.
^ John, Sajeev (1987). "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices". Physical Review Letters. 58 (23): 2486-9. Bibcode:1987PhRvL..58.2486J. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486. PMID 10034761.
^ Yablonovitch, E; Gmitter, T; Leung, K (1991). "Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms". Physical Review Letters. 67 (17): 2295-2298. Bibcode:1991PhRvL..67.2295Y. doi:10.1103/PhysRevLett.67.2295. PMID 10044390.
^ Maldovan, Martin; Thomas, Edwin L. (2004). "Diamond-structured photonic crystals". Nature Materials. 3: 593-600. doi:10.1038/nmat1201. 31 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Krauss, Thomas F.; Rue, Richard M. De La; Brand, Stuart (1996), "Two-dimensional photonic-bandgap structures operating at near-infrared wavelengths", Nature, 383 (6602), ss. 699-702, Bibcode:1996Natur.383..699K, doi:10.1038/383699a0
^ ^a ^b Ouellette, Jennifer (2002), "Seeing the Future in Photonic Crystals" (PDF), The Industrial Physicist, 7 (6), ss. 14-17, 12 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi
^ Campbell, M.; Sharp, D. N.; Harrison, M. T.; Denning, R. G.; Turberfield, A. J. (2000). "Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography". Nature. 404: 53-56. doi:10.1038/35003523. 14 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Sato, T.; Miura, K.; Ishino, N.; Ohtera, Y.; Tamamura, T.; Kawakami, S. (2002). "Photonic crystals for the visible range fabricated by autocloning technique and their application". Optical and Quantum Electronics. 34: 63-70. doi:10.1023/A:1013382711983.
^ Joannopoulos et al. 2008, s. 122-134; 156-187.
^ Englund, Dirk; Faraon, Andrei; Fushman, Ilya; Vuckovic, Jelena (15 Nisan 2008). "Quantum information processing on photonic crystal chips". SPIE. 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
^ Arcari, M.; Söllner, I.; Javadi, A.; Lindskov Hansen, S.; Mahmoodian, S.; Liu, J.; Thyrrestrup, H.; Lee, E. H.; Song, J. D.; Stobbe, S.; Lodahl, P. (2014). "Near-Unity Coupling Efficiency of a Quantum Emitter to a Photonic Crystal Waveguide". Physical Review Letters. 113 (9): 093603. doi:10.1103/PhysRevLett.113.093603.
^ Joannopoulos et al. 2008, s. 253-264.

Konuyla ilgili yayınlarlar

Joannopoulos, John D.; Johnson, Steven G.; Winn, Joshua N.; Meade, Robert D. (2008). Photonic Crystals: Molding the Flow of Light (İngilizce) (2 bas.). Princeton University Press. ISBN 978-0691124568. 22 Temmuz 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.
Sakoda, Kazuaki (2005). Optical Properties of Photonic Crystals (İngilizce) (2 bas.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-540-20682-8.

Dış bağlantılar[değiştir | kaynağı değiştir]

Fotonik kristal notları, Prof. S. Johnson, MIT 22 Mayıs 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)
Fotonik kristallere giriş 28 Eylül 2007 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (İngilizce)

[physics-world-1] Dumé, Isabelle (8 Haziran 2018). "Photonic crystals follow a straight path to absolute darkness". Physics World (İngilizce). 13 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[FOOTNOTEJoannopoulosJohnsonWinnMeade200844-49-2] Joannopoulos et al. 2008, s. 44-49.

[kelebek-3] Biró, L.P; Kertész, K; Vértesy, Z; Márk, G.I; Bálint, Zs; Lousse, V; Vigneron, J.-P (2007). "Living photonic crystals: Butterfly scales — Nanostructure and optical properties". Materials Science and Engineering: C. 27 (5–8): 941-6. doi:10.1016/j.msec.2006.09.043.

[rayleigh-4] Rayleigh Sec. R.S., Lord (1888). "XXVI. On the remarkable phenomenon of crystalline reflexion described by Prof. Stokes" (PDF). The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 26 (160): 256-265. doi:10.1080/14786448808628259. 9 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[rp-bragg-5] Paschotta, Rüdiger. "Bragg Mirrors". rp-photonics.com (İngilizce). 16 Aralık 2005 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[Yablonovitch1987-6] Yablonovitch, Eli (1987). "Inhibited Spontaneous Emission in Solid-State Physics and Electronics". Physical Review Letters. 58 (20): 2059-62. Bibcode:1987PhRvL..58.2059Y. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2059. PMID 10034639.

[John1987-7] John, Sajeev (1987). "Strong localization of photons in certain disordered dielectric superlattices". Physical Review Letters. 58 (23): 2486-9. Bibcode:1987PhRvL..58.2486J. doi:10.1103/PhysRevLett.58.2486. PMID 10034761.

[Yablonovitch1991-8] Yablonovitch, E; Gmitter, T; Leung, K (1991). "Photonic band structure: The face-centered-cubic case employing nonspherical atoms". Physical Review Letters. 67 (17): 2295-2298. Bibcode:1991PhRvL..67.2295Y. doi:10.1103/PhysRevLett.67.2295. PMID 10044390.

[diamond-crystal-9] Maldovan, Martin; Thomas, Edwin L. (2004). "Diamond-structured photonic crystals". Nature Materials. 3: 593-600. doi:10.1038/nmat1201. 31 Ekim 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[Krauss1996-10] Krauss, Thomas F.; Rue, Richard M. De La; Brand, Stuart (1996), "Two-dimensional photonic-bandgap structures operating at near-infrared wavelengths", Nature, 383 (6602), ss. 699-702, Bibcode:1996Natur.383..699K, doi:10.1038/383699a0

[Ouellette2002-11] Ouellette, Jennifer (2002), "Seeing the Future in Photonic Crystals" (PDF), The Industrial Physicist, 7 (6), ss. 14-17, 12 Ağustos 2011 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi

[campbell2000-12] Campbell, M.; Sharp, D. N.; Harrison, M. T.; Denning, R. G.; Turberfield, A. J. (2000). "Fabrication of photonic crystals for the visible spectrum by holographic lithography". Nature. 404: 53-56. doi:10.1038/35003523. 14 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[autocloning-13] Sato, T.; Miura, K.; Ishino, N.; Ohtera, Y.; Tamamura, T.; Kawakami, S. (2002). "Photonic crystals for the visible range fabricated by autocloning technique and their application". Optical and Quantum Electronics. 34: 63-70. doi:10.1023/A:1013382711983.

[FOOTNOTEJoannopoulosJohnsonWinnMeade2008122-134;_156-187-14] Joannopoulos et al. 2008, s. 122-134; 156-187.

[spie-pc-15] Englund, Dirk; Faraon, Andrei; Fushman, Ilya; Vuckovic, Jelena (15 Nisan 2008). "Quantum information processing on photonic crystal chips". SPIE. 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Kasım 2020.

[arcari14-16] Arcari, M.; Söllner, I.; Javadi, A.; Lindskov Hansen, S.; Mahmoodian, S.; Liu, J.; Thyrrestrup, H.; Lee, E. H.; Song, J. D.; Stobbe, S.; Lodahl, P. (2014). "Near-Unity Coupling Efficiency of a Quantum Emitter to a Photonic Crystal Waveguide". Physical Review Letters. 113 (9): 093603. doi:10.1103/PhysRevLett.113.093603.

[FOOTNOTEJoannopoulosJohnsonWinnMeade2008253-264-17] Joannopoulos et al. 2008, s. 253-264.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

Fotonik kristal nedir?, Fotonik kristal anlamı nedir?, Fotonik kristal ne demektir?