| Περίληψη |
Η αλληλεπίδραση μεταξύ φωτός και ύλης αποτελεί το κύριο αντικείμενο του κλάδου της νανοφωτονικής . Για τα περισσότερα συστήματα, α αλληλεπίδραση αυτή είναι ηλεκτρονική, δηλαδή περιλαμβάνει τις αλλαγές των ιδιοτήτων των ηλεκτρονίων που είναι παρόντα στο σύστημα. Πρόσφατα, όμως, η προσέγγιση αυτή έχει αντιστραφεί: το φως (φωτόνια) αντί των ηλεκτρονίων θα αποτελεί το φορέα της πληροφορίας. Κατά αυτόν τον τρόπο , ο περιορισμός των φωτονίων σε πλήρη αντιστοιχία με τον περιορισμό των ηλεκτρονίων αποτελεί τη θεμελιώδη μεταβολή σε αυτές τις αλληλεπιδράσεις. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να εξηγηθεί με ένα απλοϊκό ισχυρισμό, δηλαδή, ότι το φως παρουσιάζει αρκετά πλεονεκτήματα σε σχέση με τα ηλεκτρόνια: μπορεί και ταξιδεύει μέσα σε ένα διηλεκτρικό υλικό με μεγαλύτερη ταχύτητα από ότι το ηλεκτρόνιο σε ένα μεταλλικό σύρμα και επιπλέον, τα φωτόνια δεν αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους όπως στην περίπτωση των ηλεκτρονίων, το οποίο βοηθάει στην μείωση των ενεργειακών απωλειών. Ως εκ τούτου, υπάρχει η ανάγκη για τον σχεδιασμό υλικών έτσι ώστε να μπορούν να επηρεάζουν τις ιδιότητες των φωτονίων, όπως ακριβώς και ένας ημιαγωγικός κρύσταλλος επηρεάζει τις ιδιότητες των ηλεκτρονίων. Τόσο ο Yablοnoviτch όσο και ο John πρότειναν ότι δομές με περιοδική μεταβολή της διηλεκτρικής σταθεράς θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη φύση των φωτονικών ρυθμών μέσα στο υλικό. Κατά αυτήν την έννοια, η απάντηση σε αυτήν την ανάγκη δίνεται μέσω της πραγματοποίησης των φωτονικών κρυστάλλων, οι οποίοι αποτελούν τεχνητές περιοδικές νανοδομές σχεδιασμένες έτσι ώστε ελέγχουν και να καθοδηγούν τη ροή του φωτός.
Λαμβάνοντας υπόψη αυτήν την ανάγκη για περιορισμό των φωτονίων σε κλίμακα νανομέτρων, ερχόμαστε στην αντικειμενικό σκοπό της παρούσης διδακτορικής διατριβής που συνίσταται στην κατασκευή και στο χαρακτηρισμό τρισδιάστατων γραμμικών και μη γραμμικών φωτονικών κρυστάλλων. Συγκεκριμένα, επικεντρώνουμε στην κατασκευή υψηλής ποιότητας τρισδιάστατων φωτονικών δομών και στον σχεδιασμό μη γραμμικά αποκρινόμενων υλικών για τη δυναμική μεταβολή των φωτονικών ιδιοτήτων. Τα υπό μελέτη συστήματα είναι woodpile φωτονικοί κρύσταλλοι, τους οποίους κατασκευάζουμε μέσω της τεχνικής του διφωτονικού πολυμερισμού. Για τον σκοπό αυτό, η σύνθεση καινοτόμων γραμμικών και μη γραμμικών υλικών που πληρούν τις προϋποθέσεις για την εφαρμογή της τεχνικής του διφωτονικού πολυμερισμού, με κατάλληλες οπτικές και μηχανικές ιδιότητες απαραίτητες για την κατασκευή υψηλής ακρίβειας τρισδιάστατων φωτονικών δομών θα αποτελέσει το σημείο εκκίνησης της μελέτης μας. Ακολούθως, η μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των νέων υλικών σε συνδυασμό με τη μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των φωτονικών δομών που κατασκευάζουμε θα μας οδηγήσει στον πλήρη χαρακτηρισμό αυτών των τρισδιάστατων φωτονικών συστημάτων.
|
Photonic Crystals with tunable properties
