ෆොටෝනික් ස්ඵටික
ෆෝටෝනික් ස්ඵටිකයක් යනු ඉහළ සහ අඩු වර්තන දර්ශකයක් සහ දී ඇති වර්ණාවලි පරාසයක ආලෝකයේ තරංග ආයාමයට සැසඳිය හැකි මානයන් සහිත ප්‍රාථමික සෛල විකල්ප වශයෙන් සමන්විත නවීන ද්‍රව්‍යයකි. දෘශ්‍ය ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාවේදී ෆොනික් ස්ඵටික භාවිතා වේ. උදාහරණයක් ලෙස ෆොටෝනික් ස්ඵටිකයක් භාවිතා කිරීම ඉඩ ලබා දෙනු ඇතැයි උපකල්පනය කෙරේ. ආලෝක තරංගයක ප්‍රචාරණය පාලනය කිරීමට සහ ෆොටෝනික් ඒකාබද්ධ පරිපථ සහ දෘශ්‍ය පද්ධති මෙන්ම විශාල කලාප පළලක් සහිත (Pbps අනුපිළිවෙලින්) විදුලි සංදේශ ජාල නිර්මාණය කිරීමට අවස්ථා නිර්මාණය කරනු ඇත.
ආලෝකයේ මාර්ගය මත මෙම ද්රව්යයේ බලපෑම අර්ධ සන්නායක ස්ඵටිකයක ඉලෙක්ට්රෝන චලනය මත දැලක බලපෑමට සමාන වේ. එබැවින් "ෆොටෝනික් ස්ඵටික" යන නම ලැබුණි. ෆෝටෝනික් ස්ඵටිකයක ව්යුහය යම් තරංග ආයාම පරාසයක එහි ඇතුළත ආලෝක තරංග ප්‍රචාරණය වීම වළක්වයි. එවිට ඊනියා ෆෝටෝන පරතරය. ෆෝටෝනික් ස්ඵටික නිර්මාණය කිරීමේ සංකල්පය 1987 දී එක්සත් ජනපද පර්යේෂණ මධ්යස්ථාන දෙකක දී එකවර නිර්මාණය කරන ලදී.
නිව් ජර්සි හි Bell Communications Research හි Eli Jablonovich ෆොටෝනික් ට්‍රාන්සිස්ටර සඳහා ද්රව්ය මත වැඩ කළේය. ඔහු "ෆොටෝනික් බෑන්ඩ්ගැප්" යන යෙදුම නිර්මාණය කළේ ඉන් පසුවය. ඒ අතරම, ප්‍රිස්ටන් විශ්ව විද්‍යාලයේ සජිව් ජෝන්, විදුලි සංදේශවල භාවිතා කරන ලේසර්වල කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට කටයුතු කරමින් සිටියදී, එම පරතරයම සොයා ගන්නා ලදී. 1991 දී Eli Yablonovich පළමු ෆොටෝනික් ස්ඵටිකය ලබා ගත්තේය. 1997 දී ස්ඵටික ලබා ගැනීම සඳහා ස්කන්ධ ක්රමයක් වර්ධනය විය.
ස්වභාවිකව ඇති වන ත්‍රිමාන ෆෝටෝනික් ස්ඵටිකයකට උදාහරණයක් වන්නේ ඔපල්, මෝර්ෆෝ කුලයට අයත් සමනලයෙකුගේ පියාපත්වල ෆොටෝනික් ස්ථරයට උදාහරණයකි. කෙසේ වෙතත්, ෆෝටෝනික් ස්ඵටික සාමාන්‍යයෙන් කෘත්‍රිමව රසායනාගාර තුළ සිලිකන් වලින් සාදනු ලබන අතර එය සිදුරු සහිත වේ. ඔවුන්ගේ ව්යුහය අනුව, ඔවුන් එක්-, ද්වි- සහ ත්රිමාණ ලෙස බෙදා ඇත. සරලම ව්යුහය වන්නේ ඒකමාන ව්‍යුහයයි. ඒකමාන ෆෝටෝනික් ස්ඵටික යනු ප්‍රකට සහ දීර්ඝ කාලීනව භාවිතා වන පාර විද්‍යුත් ස්ථර වන අතර ඒවා ආලෝකයේ තරංග ආයාමය මත රඳා පවතින පරාවර්තන සංගුණකයකින් සංලක්ෂිත වේ. ඇත්ත වශයෙන්ම, මෙය බ්රැග් දර්පණයකි, ප්‍රත්‍යාවර්ත ඉහළ සහ අඩු වර්තන දර්ශක සහිත බොහෝ ස්ථර වලින් සමන්විත වේ. Bragg දර්පණය සාමාන්‍ය අඩු පාස් ෆිල්ටරයක් මෙන් ක්‍රියා කරයි, සමහර සංඛ්‍යාත පරාවර්තනය වන අතර අනෙක් ඒවා හරහා ගමන් කරයි. ඔබ බ්රැග් දර්පණය නලයකට පෙරළුවහොත් ඔබට ද්විමාන ව්‍යුහයක් ලැබේ.
කෘතිමව නිර්මාණය කරන ලද ද්විමාන ෆෝටෝනික් ස්ඵටික සඳහා උදාහරණ වන්නේ ෆෝටෝනික් ඔප්ටිකල් තන්තු සහ ෆෝටෝනික් ස්ථර වන අතර, ඒවා වෙනස් කිරීම් කිහිපයකින් පසුව, සාම්ප්‍රදායික ඒකාබද්ධ ප්‍රකාශ පද්ධතිවලට වඩා ඉතා කුඩා දුරකදී ආලෝක සංඥාවක දිශාව වෙනස් කිරීමට භාවිතා කළ හැකිය. ෆෝටෝනික් ස්ඵටික ආකෘති නිර්මාණය සඳහා දැනට ක්රම දෙකක් තිබේ.
පළමුවැන්න - PWM (තල තරංග ක්‍රමය) යනු එක් සහ ද්විමාන ව්‍යුහයන් වෙත යොමු වන අතර බ්ලොච්, ෆැරඩේ, මැක්ස්වෙල් සමීකරණ ඇතුළු න්‍යායාත්මක සමීකරණ ගණනය කිරීමේදී සමන්විත වේ. දෙවනුව ෆයිබර් ඔප්ටික් ව්‍යුහයන් ආකෘතිගත කිරීමේ ක්‍රමය FDTD (Finite Difference Time Domain) ක්‍රමය වන අතර එය මැක්ස්වෙල්ගේ සමීකරණ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය සහ චුම්බක ක්ෂේත්‍රය සඳහා කාල පරායත්තතාවයකින් සමන්විත වේ. මෙමගින් ලබා දී ඇති ස්ඵටික ව්‍යුහයන් තුළ විද්‍යුත් චුම්භක තරංග ප්‍රචාරණය පිළිබඳ සංඛ්‍යාත්මක පරීක්ෂණ සිදු කිරීමට ඉඩ සලසයි. අනාගතයේදී, ආලෝකය පාලනය කිරීමට භාවිතා කරන ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග හා සැසඳිය හැකි මානයන් සහිත ෆෝටෝනික් පද්ධති ලබා ගැනීමට මෙය හැකි විය යුතුය.
ෆෝටෝනික් ස්ඵටිකයේ සමහර යෙදුම්:
- ලේසර් අනුනාදක වරණීය දර්පණ,
- බෙදා හරින ලද ප්රතිපෝෂණ ලේසර්,
- ෆොටෝනික් තන්තු (ෆොටෝනික් ස්ඵටික තන්තු), සූතිකා සහ තල,
- ෆොටෝනික් අර්ධ සන්නායක, අතිශය සුදු වර්ණක,
- වැඩි කාර්යක්ෂමතාවයක් සහිත LED, Microresonators, Metamaterials - වම් ද්රව්ය,
- ෆෝටෝනික් උපාංගවල බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් පරීක්ෂාව,
- වර්ණාවලීක්ෂය, ඉන්ටර්ෆෙරොමෙට්‍රි හෝ ඔප්ටිකල් කෝහෙරන්ස් ටොමොග්‍රැෆි (OCT) - ප්‍රබල අවධි ආචරණයක් භාවිතා කිරීම.
