آشنایی با بلورهای فوتونی

photonicCrystals.gif

آشنایی با بلورهای فوتونی

نگارنده: حسین طاهری

25 آذر 1387

قوانین ماکسول، که در سال های پایانی قرن نوزدهم تکمیل و ارائه شدند، همراه با اصول نظریه  کوانتم که در طی دهه های اول قرن بیستم پایه ریزی گردیدند، راه را به سوی پیشرفت های شگرفی در سال های پس از آن گشودند. گسترش دانش بشر در مورد ساختار مواد، منجر به اختراع ترانزیستور و آغاز جنبشی بزرگ موسوم به انقلاب نیم رسانا در دهه 1940 میلادی گردید که تأثیرات فراوان آن زندگی در این عصر را با اعصار پیشین به شدت متفاوت نمود. اختراع لیزر در دهه 1960 میلادی نیز پیشرفت قابل توجه دیگر در عرصه ی فناوری بود. قدم بعدی در این زمینه، معرفی ساختارهایی به نام بلور های فوتونی (Photonic Crystals) در اواخر دهه 1980 میلادی در دو مقاله تأثیرگذار سجیو جان(Sajeev John)  از دانشگاه تورنتو و الی یابلونوویچ

 (Eli_Yablonovitch) از کلتک (Caltech) بود. این دسته از مواد نویدبخش کاربردهایی بدیع و پیشرفت هایی عظیم در حوزه های مختلف از جمله در ارتباطات و رایانه می باشد.

بلورهای فوتونی ساختارهایی متناوب و معمولاً کم تلف هستند که امکان کنترل انتشار فوتون نور را پدید می آورند. در حقیقت، واژه بلور یا کریستال به وجود ساختارهای متناوب و واژه فوتونی به ارتباط این بلورها با نور و انتشار فوتون ها اشاره دارد و به این ترتیب، دلیل کاربرد عبارت بلورهای فوتونی مشخص می شود. همان گونه که توزیع متناوب پتانسیل در بلورهای مواد، مثلاً در نیم رساناها، بر عبور و توزیع انرژی الکترون ها اثر گذاشته و دانش بشر در مورد مواد امکان کنترل عبور الکترون ها را در مدارهای الکتریکی فراهم آورده است، وجود ساختارهای متناوب با ضرایب گذردهی متناوباً متفاوت در بلورهای فوتونی نیز بر عبور فوتون ها در این بلورها مؤثر بوده، دانسته ها و یافته ها در باب بلورهای فوتونی نیز توانایی کنترل عبور نور را در بلورهای فوتونی فراهم می نماید. همچنین، مشابه با وجود سطوح مجاز برای انرژی الکترون در کنار باندهای انرژی غیر مجاز در مواد، بلورهای فوتونی نیز می توانند امواج با فرکانس هایی خاص را از خود عبور داده، امواج با فرکانس های دیگر را متوقف سازند به این ترتیب باندهای عبور و قطع را برای امواج نوری پدید آورند. به علاوه، بلورهای فوتونی امکان هدایت امواج با فرکانس هایی را ایجاد می نمایند که هدایت آن ها با موجبرهای فلزی عادی با تلف بسیار همراه است و به همین علت به لحاظ عملی ممکن یا مقرون به صرفه نمی باشد.

معرفی بلورهای فوتونی در این مقاله می تواند مدخلی مناسب برای آشنایی خوانندگان با شاخه مخابرات نوری و Photonics باشد. این شاخه از مهندسی برق و فیزیک، این روزها از موضوعاتی است که دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی، بودجه های عظیمی را بدان اختصاص می دهند و گروه های بسیاری متشکل از مهندسان برق، فیزیکدانان، پژوهشگران ریاضیات کاربردی، و متخصصان علم مواد بر روی مباحث مختلف آن به پژوهش می پردازند. برای نمونه می توان گروه های زیر را نام برد:

گروه  Professor J. D. Joannopolous و Professor S. G. Johnson در MIT.

گروه دکتر علی ادیبی (Ali Adibi) در Georgia Institute of Technology.

گروه دکتر بهرام جلالی (Bahram Jalali) در UCLA.

Photonics Group در دانشکده برق دانشگاه تورنتو، که خود شامل چندین زیرگروه است.

گروه دکتر شاه آبادی در دانشکده  برق دانشگاه تهران.

و گروه دکتر خراسانی در دانشگاه صنعتی شریف.

برای آشنایی بیشتر با بلورهای فوتونی میتوانید مقاله  زیر را که به زبان فارسی نوشته شده است بخوانید:

آشنایی با بلورهای فوتونی (نوشته حسین طاهری)

در باره نویسنده:

آقای حسین طاهری دانشجوی سال آخر رشته مهندسی برق دانشگاه تهران و عضو موسسه علمی شیرین هستند که با ارائه کارگاه و مقاله های مختلف نظیر:

معرفی یک پایگاه اینترنتی  و کتابی جالب و مجانی در مورد فیزیک (وبلاگ شیرین)

آشنایی با شبکه های حسگر بی سیم (وبلاگ شیرین)

“رهنمودهای مطالعه و آمادگی برای کنکور دانشگاه” (وبلاگ شیرین)

One Response to “آشنایی با بلورهای فوتونی”

  1. N.Naghizadeh Says:

    Salam
    Maghalaton jaleb va khaili mofid bood!!!
    Barayeh avalin bar bood ke in sakhtar ro shanideh bodam.

Leave a Reply

You must be logged in to post a comment.