Физики посмотрели фотонные кристаллы на просвет

Фотонный кристалл, просвеченный лазером. Фото: пресс-служба ИТМО

Ученые из России и Австралии предложили простой способ подсчета микроскопических частиц в оптических материалах с помощью лазера. Пучок света, проходя через такой материал, распадается и образует на экране узор, по которому можно изучить структуру материала.

Фотонные кристаллы — это искусственные материалы, которые нужны для управления световой волной. С помощью фотонных кристаллов размером в несколько микрон можно изменять поляризацию света, фокусировать, рассеивать или усиливать световые сигналы в оптических микросхемах, лазерах, будущих квантовых компьютерах и других устройствах, которые работают на принципах фотоники.

Для изменения свойств фотонных кристаллов в них добавляют специальные дефекты — частицы-рассеиватели. Свойства кристалла зависят от того, сколько в нем частиц и как они расположены. Например, чтобы нанолинза собирала зеленый свет в пучок, в ее кристаллической решетке частицы-рассеиватели должны находиться на расстоянии 500 нанометров друг от друга.

Сейчас для изучения свойств искусственных фотонных кристаллов используют электронную и атомно-силовую микроскопию. Для этого на линзу напыляют слой металла, таким образом меняя свойства материала. А ученые из университета ИТМО, Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе и Австралийского национального университета предложили анализировать кристаллическую решетку при помощи метода оптической дифракции: исследователь просто светит лазером на кристалл и по количеству пятен света, которые видны на проекционном экране, узнает, сколько в кристалле частиц-рассеивателей. Такой метод проще и не портит образец. По словам ученых, просветить фотонный кристалл по их методике может даже обычный школьник с помощью лазерной указки и небольшой линзы.

Ученые считают, что теперь строение и форму оптических материалов можно установить без использования дорогостоящей электронной или атомно-силовой микроскопии, а это позволит проектировать оптические устройства значительно быстрее.

Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Теги:

Читать еще на Чердаке: