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Engineering

बेक़ायदा photonic bandgap सामग्री के photonic गुणों का अध्ययन करने के लिए माइक्रोवेव और ढांकता हुआ एसएनएफ के macroscopic नमूनों का प्रयोग

Published: September 26, 2014 doi: 10.3791/51614
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Department of Physics and Astronomy, San Francisco State University

Summary

अव्यवस्थित संरचनाओं कार्यात्मक दोष डिजाइन में फोटोनिक bandgaps और अभूतपूर्व स्वतंत्रता बनाने के लिए नए तंत्र की पेशकश. अव्यवस्थित प्रणाली के कम्प्यूटेशनल चुनौतियों को दरकिनार करने के लिए, हम पीबीजी सामग्री के नए वर्ग की मॉड्यूलर macroscopic नमूनों का निर्माण और एक आसान और सस्ता तरीके, उनके पैमाने अपरिवर्तनीय फोटोनिक गुण चिह्नित करने के लिए माइक्रोवेव का उपयोग करें.

Abstract

हाल ही में, अव्यवस्थित फोटोनिक सामग्री एक पूरा फोटोनिक bandgap (पीबीजी) के गठन के लिए आवधिक क्रिस्टल के लिए एक विकल्प के रूप में सुझाव दिया गया है. इस लेख में हम निर्माण और माइक्रोवेव का उपयोग macroscopic अव्यवस्थित फोटोनिक संरचनाओं निस्र्पक के लिए तरीके का वर्णन करेंगे. माइक्रोवेव शासन पीबीजी मीडिया निर्माण और परीक्षण करने के लिए सबसे सुविधाजनक प्रयोगात्मक नमूना आकार प्रदान करता है. आसानी से छेड़छाड़ ढांकता जाली घटकों पूर्व मुद्रित प्लास्टिक टेम्पलेट्स के शीर्ष पर विभिन्न 2 डी संरचनाओं के निर्माण में लचीलापन का विस्तार. निर्मित एक बार, संरचनाओं जल्दी मुक्त waveguides और फिल्टर बनाने के लिए बिंदु और रेखा दोष के साथ संशोधित किया जा सकता है. परीक्षण एक व्यापक रूप से उपलब्ध वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक और माइक्रोवेव सींग एंटेना के जोड़े का उपयोग किया जाता है. कारण विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के पैमाने invariance संपत्ति के लिए, हम माइक्रोवेव क्षेत्र में प्राप्त परिणामों सीधे अवरक्त और ऑप्टिकल क्षेत्रों के लिए लागू किया जा सकता है. हमारे दृष्टिकोण सरल है लेकिन exci उद्धारप्रकाश और अव्यवस्थित बात बातचीत की प्रकृति में ting नई अंतर्दृष्टि.

हमारे प्रतिनिधि परिणाम एक दो आयामी (2 डी) hyperuniform अव्यवस्थित ढांकता हुआ संरचना में एक पूर्ण और isotropic पीबीजी के अस्तित्व की पहली प्रायोगिक प्रदर्शन में शामिल हैं. इसके अलावा हम प्रयोगात्मक मनमाना आकार की मुक्त waveguides के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय तरंगों (ईएम) मार्गदर्शन करने के लिए इस उपन्यास फोटोनिक संरचना की क्षमता प्रदर्शित करता है.

Introduction

फोटॉनों के लिए एक bandgap का अस्तित्व एक आयामी बंद बैंड, एक आवधिक मध्यम 1 के माध्यम से प्रचार से मना कर रहे हैं कि आवृत्तियों की एक श्रृंखला पर भगवान रेले ने किया पहले के अध्ययनों से शुरू, कई वैज्ञानिक निर्माण का ध्यान केंद्रित किया गया है. आवधिक संरचनाओं में विद्युत चुम्बकीय तरंग (ईएम) प्रचार में रिसर्च वास्तव में ई Yablonovitch 2,3 और एस 4 जॉन के मौलिक प्रकाशनों के बाद पिछले दो दशकों में निखरा है. शब्द "फोटोनिक क्रिस्टल" एक फोटोनिक bandgap (पीबीजी) के पास थी कि आवधिक ढांकता हुआ संरचनाओं का वर्णन करने के Yablonovitch द्वारा गढ़ा गया था.

फोटोनिक क्रिस्टल अवधि की दिशाओं में अनुवाद तहत अपरिवर्तनीय उन्हें प्रतिपादन, असतत translational समानताएं रखने आवधिक ढांकता हुआ संरचनाओं हैं. इस अवधि आने वाली विद्युत चुम्बकीय (ईएम) तरंगों की तरंग दैर्ध्य के साथ मिलान किया जाता है, जब एक बैंड ओच आवृत्तियों अत्यधिक तनु हो जाता है और प्रचार बंद हो सकता है. काफी विस्तृत है, तो भी रोक बैंड बुलाया मना आवृत्तियों की श्रेणियों, कुछ आवृत्तियों की फोटॉनों के अस्तित्व अनिष्ट, एक पीबीजी बनाने के लिए सभी दिशाओं में ओवरलैप हो सकता है.

धारणा, फोटोनिक क्रिस्टल में EM लहर प्रसार भी एक bandgap के रूप में जाना जाता इलेक्ट्रॉन ऊर्जा, के एक निषिद्ध क्षेत्र है जो अर्धचालक पदार्थों में लहर प्रसार इलेक्ट्रॉन के समान है. इंजीनियरों को नियंत्रित करने और अर्धचालक के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को संशोधित करने के लिए अर्धचालक कार्यरत है उसी प्रकार, पीबीजी सामग्री ऑप्टिकल नियंत्रण की आवश्यकता होती है विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. उदाहरण के लिए, पीबीजी सामग्री तरंगदैर्ध्य आकार cavities में कुछ आवृत्तियों के प्रकाश सीमित कर सकते हैं, और उन्हें 5 में लाइन दोषों साथ गाइड या फिल्टर प्रकाश. पीबीजी सामग्री दूरसंचार 6 में आवेदन के लिए प्रकाश के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए प्रयोग की जाने का सुझाव दिया है, लेज़रों 7, ऑप्टिकल सर्किट और ऑप्टिकल कंप्यूटिंग 8, और सौर ऊर्जा संचयन 9.

एक दो आयामी (2 डी) वर्ग जाली फोटोनिक क्रिस्टल 4 गुना घूर्णी समरूपता है. घटना के विभिन्न कोणों पर क्रिस्टल में प्रवेश EM तरंगों (उदाहरण के लिए, 0 डिग्री और जाली विमानों के संबंध में 45 डिग्री) अलग periodicities का सामना करना पड़ेगा. अलग अलग दिशाओं में ब्रैग बिखरने सामग्री का बहुत ही उच्च अपवर्तक सूचकांक विपरीत बिना, एक पीबीजी फार्म के लिए सभी दिशाओं में ओवरलैप नहीं हो सकता है कि विभिन्न तरंग दैर्ध्य के बैंड को रोकने के लिए ले जाता है. इसके अलावा, 2 डी संरचनाओं में, दो अलग EM लहर polarizations, अनुप्रस्थ इलेक्ट्रिक (ते) और अनुप्रस्थ चुंबकीय (टीएम), अक्सर यह और भी कठिन सभी polarizations 5 के लिए सभी दिशाओं में एक पूरा पीबीजी के लिए फार्म बनाने, भिन्न आवृत्तियों पर bandgaps के रूप में. आवधिक संरचनाओं में, घूर्णी समरूपता के सीमित विकल्पों के आंतरिक anisotropy के लिए नेतृत्व (angulaन केवल यह कठिन बना देता है जो आर निर्भरता), एक पूरा पीबीजी फार्म, लेकिन यह भी बहुत कार्यात्मक दोष के डिजाइन स्वतंत्रता को सीमित करने के लिए. उदाहरण के लिए, waveguide डिजाइन फोटोनिक क्रिस्टल 10 में प्रमुख समरूपता दिशाओं का बहुत सीमित विकल्प साथ प्रतिबंधित साबित हो रहे हैं.

दौरा करने के कारण इन सीमाओं को पार करने के लिए प्रेरित है, अधिक से अधिक शोध अपरंपरागत पीबीजी सामग्री पर पिछले 20 वर्षों में किया गया है. Hyperuniform विकार (एचडी) पीबीजी संरचना 11: हाल ही अव्यवस्थित सामग्री का एक नया वर्ग अवधि या quasiperiodicity के अभाव में पूरा पीबीजी एक isotropic अधिकारी को प्रस्तावित किया गया था. फोटोनिक बैंड विकार संरचनाओं में सटीक विश्लेषणात्मक समाधान नहीं है. अव्यवस्थित संरचनाओं के photonic संपत्तियों की सैद्धांतिक अध्ययन समय लेने वाली संख्यात्मक सिमुलेशन के लिए सीमित है. बैंड की गणना करने के लिए, सिमुलेशन एक सुपर सेल सन्निकटन विधि और avai को रोजगार की जरूरत हैlable कम्प्यूटेशनल शक्ति सुपर सेल के परिमित आकार सीमित कर सकता है. इन संरचनाओं के माध्यम से संचरण की गणना करने के लिए कंप्यूटर सिमुलेशन अक्सर आदर्श स्थिति और स्रोत और डिटेक्टर, वास्तविक घटना ईएम लहर प्रोफाइल के बीच युग्मन की तरह इस प्रकार उपेक्षा असली दुनिया की समस्याओं मान, और संरेखण 12 खामियों. इसके अलावा, नकली संरचना के किसी भी संशोधन (दोष डिजाइन) अनुकरण का एक और दौर की आवश्यकता होगी. कारण सुपर सेल के लिए न्यूनतम अर्थ के बड़े आकार के लिए, यह व्यवस्थित इन अव्यवस्थित सामग्री के लिए विभिन्न दोष डिजाइन आर्किटेक्चर का पता लगाने के लिए बहुत कठिन और अव्यवहारिक है.

हम प्रयोगात्मक अव्यवस्थित फोटोनिक संरचनाओं का अध्ययन करके इन कम्प्यूटेशनल समस्याओं से बचने कर सकते हैं. हमारे प्रयोगों के माध्यम से हम एच.डी. संरचनाओं में पूरा पीबीजी के अस्तित्व की पुष्टि करने में सक्षम हैं. माइक्रोवेव प्रयोगों का उपयोग करना, हम भी चरण में जानकारी प्राप्त और क्षेत्र वितरित प्रकट कर सकते हैंउन में मौजूदा फोटोनिक राज्यों की bution और फैलाव गुण. सेमी पैमाने पर एक आसानी से परिवर्तनीय और मॉड्यूलर नमूना का उपयोग करना, हम अव्यवस्थित प्रणाली में विभिन्न waveguide और गुहा (दोष) डिजाइन परीक्षण और PBGs की मजबूती का विश्लेषण कर सकते हैं. जटिल अव्यवस्थित फोटोनिक संरचनाओं का विश्लेषण इस प्रकार का संख्यात्मक या सैद्धांतिक अध्ययन के माध्यम से प्राप्त करने के लिए या तो अव्यावहारिक या असंभव है.

डिजाइन की प्रक्रिया एक "गुप्त" hyperuniform बिंदु पैटर्न 13 का चयन करके शुरू होता है. Hyperuniform बिंदु पैटर्न त्रिज्या आर के एक "गोलाकार" नमूना खिड़की के भीतर अंकों की संख्या विचरण, D-आयामों में अनुसंधान और विकास से अधिक धीरे धीरे, वह यह है कि बड़े अनुसंधान के लिए खिड़की मात्रा से अधिक धीरे धीरे बढ़ता है जिसमें व्यवस्था कर रहे हैं. उदाहरण के लिए, बिंदु पैटर्न के एक 2D पॉसों यादृच्छिक वितरण में, डोमेन आर में अंकों की संख्या के विचरण आर <के लिए आनुपातिक हैसमर्थन> 2. हालांकि, एक hyperuniform विकार बिंदु पैटर्न में, त्रिज्या आर के एक खिड़की के अंक में विचरण, आर के लिए आनुपातिक है. 1 एक hyperuniform अव्यवस्थित बिंदु पैटर्न और एक पॉसों बिंदु पैटर्न 11 के बीच एक तुलना से पता चलता है. हम 11 "गुप्त" कहा जाता hyperuniform अव्यवस्थित बिंदु पैटर्न के एक उपवर्ग का उपयोग करें.

अल 11 Florescu एट में वर्णित डिजाइन प्रोटोकॉल का उपयोग करना, हम एक क्रिस्टल करने के लिए इसी तरह की एक 2D hyperuniform ढांकता संरचना बनाने, ढांकता दीवारों और छड़ के एक नेटवर्क का निर्माण, लेकिन अवधि और isotropy के लिए निहित सीमाओं के बिना. छड़ टीएम ध्रुवीकरण के साथ बैंड अंतराल के गठन के लिए बेहतर कर रहे हैं, जबकि दीवार नेटवर्क, ते ध्रुवीकरण bandgap के लिए अनुकूल हैं. नमूने आसानी से अलग polarizations साथ और introd के लिए उपयोग के लिए संशोधित किया जा सकता है, ताकि एक मॉड्यूलर डिजाइन, विकसित किया गया थामुक्त waveguides और गुहा दोष ucing. मैक्सवेल के समीकरण के पैमाने invariance के कारण, माइक्रोवेव शासन में मनाया विद्युत चुम्बकीय गुण नमूने माइक्रोन और submicron आकार को बढ़ाया जा होगा जहां अवरक्त और ऑप्टिकल शासनों को सीधे लागू कर रहे हैं.

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Protocol

1 एक 2 डी Hyperuniform बेक़ायदा ढांकता संरचना डिजाइन 11

  1. Delaunay पच्चीकारी का उपयोग कर एक 2D hyperuniform विकार बिंदु पैटर्न के उपवर्ग (चित्रा 2 में नीले हलकों) और यह विभाजन (चित्रा 2 में ब्लू लाइन) को चुना. एक 2 डी Delaunay पच्चीकारी प्रत्येक त्रिकोण के लिए न्यूनतम कोण का गठन अधिकतम और प्रत्येक त्रिकोण 11 परिवृत्त के अंदर कोई अन्य अंक हैं की गारंटी देता है कि एक triangulation है.
  2. प्रत्येक त्रिकोण के centroids (चित्रा 2 में ठोस काले हलकों) का पता लगाएँ; इन centroids त्रिज्या आर 11 के ढांकता छड़ के स्थानों रहे हैं.
  3. प्रत्येक बिंदु 11 के आसपास की कोशिकाओं को उत्पन्न करने के लिए पड़ोसी त्रिकोण (चित्रा 2 में मोटी लाल लाइनों) की centroids कनेक्ट करें.
  4. छड़ और दीवारों 14 इकट्ठे हो जाएगा, जिस पर छेद और स्लॉट के साथ 2 सेमी लंबा एच.डी. आधार टेम्पलेट के लिए सीएडी डिजाइन फ़ाइल बनाएँ. का प्रयोग करें एकHD एक = 1.33 सेमी की औसत भीतरी रॉड अंतर के साथ पैटर्न और छेद त्रिज्या सेट 2.5 मिमी और स्लॉट चौड़ाई 0.38 मिमी होने के लिए किया जाना है. छेद और स्लॉट डाला छड़ और दीवारों को स्थिर करने के लिए गहरी 1 सेमी होना करने के लिए गहराई सेट करें.
  5. तुलना 14 के लिए क्रिस्टलीय आधार टेम्पलेट के लिए एक समान सीएडी डिजाइन फ़ाइल (एक वर्ग जाली) बनाएँ. एच.डी. संरचना (1.33 सेमी) और एक ही छेद त्रिज्या (2.5 मिमी) और स्लॉट चौड़ाई (0.38 मिमी) के रूप में ही जाली निरंतर प्रयोग करें.

2 नमूना निर्माण और तैयारी

  1. टेम्पलेट बनाना. पराबैंगनी लेजर फोटो-polymerization के द्वारा एक ठोस प्लास्टिक मॉडल का उत्पादन एक स्टीरियोलिथोग्राफी मशीन का उपयोग करके HD और स्क्वायर जाली प्लास्टिक की कुर्सियां ​​निर्माण. उदाहरण पॉली कार्बोनेट की तरह प्लास्टिक के लिए, एक स्पष्ट राल का प्रयोग करें. संकल्प दोनों पार्श्व और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में 0.1 मिमी है. (, केंद्र पैनल चित्रा 3 देखें).
  2. इमारत ब्लॉकों तैयार: आदेश व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एल्युमिना RODS और सटीक आयाम (चित्रा 3, बाएं पैनल देखें) के लिए कटौती पतली दीवारों. उदाहरण 10.0 सेमी के लिए, कुछ तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम नहीं होने की ऊंचाई निर्धारित करें. सभी छड़ का व्यास 5.0 मिमी है. दीवार मोटाई हमेशा 0.38 मिमी और चौड़ाई 0.2 मिमी वेतन वृद्धि के साथ, 1.0 मिमी से 5.3 मिमी लिए अलग अलग.
  3. Bandgap माप के लिए दोष मुक्त परीक्षण संरचना का निर्माण. वांछित संरचना वास्तुकला के लिए आधार में छड़ और दीवारों डालें. बहुलक आधार पर दोनों की छड़ और दीवारों का निर्माण नेटवर्क की ओर देखने चित्रा 3, राइट पैनल में दिखाया गया है.
  4. एक waveguide या एक गुहा दोष डिजाइन: सीधे हटाने या आंकड़े 9A और 9C में दिखाया गया है, बनाया गया मार्ग के किनारे छड़ और दीवारों को संशोधित करने से नमूने के माध्यम से विभिन्न waveguides बनाएँ. नमूनों की मॉड्यूलर डिजाइन बिंदु और रेखा या वक्र दोषों की तेज और आसान संशोधन की अनुमति देता है.

3 मेजर उपकरण

  1. सटीक 1 हर्ट्ज आवृत्ति संकल्प के साथ 50 गीगा 45 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति कवरेज के साथ माइक्रोवेव प्रदान करने के लिए एक संश्लेषित स्वीपर (माइक्रोवेव जनरेटर) का प्रयोग करें. दो बंदरगाहों (टर्मिनल) के बीच संचरण मापदंडों को मापने के लिए एक एस पैरामीटर परीक्षण सेट करने के लिए जनरेटर कनेक्ट करें. स्वीपर और परीक्षण सेट के बीच संचार के लिए सामान्य प्रयोजन इंटरफ़ेस बस (GPIB) लिंक और केबल का उपयोग करें.
  2. एस पैरामीटर से प्राप्त संकेत प्रक्रिया को एक माइक्रोवेव वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) का प्रयोग परीक्षण सेट और संकेत के परिमाण और चरण को मापने के लिए. VNA आवृत्ति के एक समारोह के रूप में 2 बंदरगाह से स्रोत संकेत के संबंध में 1 बंदरगाह पर पता चला ई क्षेत्र की वास्तविक और काल्पनिक घटकों से युक्त एक डेटा फ़ाइल outputs इतना है कि S21 मोड में सेट एस पैरामीटर परीक्षण सेट

4 साधन सेटअप

  1. / समाप्ति आवृत्ति प्रारंभ करें. VNA हमें का उपयोग माप के लिए आवृत्ति रेंज के उपयुक्त शुरू और अंत मूल्यों का चयन करेंएर मेनू. पीबीजी के साथ जुड़े प्रासंगिक आवृत्ति रेंज के नमूने की जाली रिक्ति की ढांकता सूचकांक पर निर्भर करता है. जाली रिक्ति एक = 1.33 सेमी के साथ एल्युमिना नमूने के लिए 15 गीगा माइक्रोवेव के लिए 7 गीगा प्रयोग करें.
  2. फैक्टर औसत. वेक्टर विश्लेषक यादृच्छिक शोर को कम करने के लिए कई माप के औसत के आधार पर प्रत्येक डेटा बिंदु गणना करता है. VNA कीपैड पर वांछित कई inputting द्वारा 4096 के लिए 512 से एक औसत कारक का चयन करें. शोर कम करने के लिए एक उच्च औसत कारक चुनें और एक तेज स्कैन के लिए एक कम औसत कारक चुना है.
  3. अंकों की संख्या. 7 गीगा गीगा से 15 रेंज में माप के लिए, 10 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति संकल्प को प्राप्त करने के लिए, VNA पर स्क्रीन मेनू पर, डेटा अंक (801) की अधिकतम संख्या चुना है.
  4. अंशांकन. सीधे रिश्तेदार संचरण अनुपात को मापने के द्वारा सिस्टम जांचना, और एक ही पृष्ठभूमि के साथ और सींग antenn के बीच नमूना बिना एक पूर्व calibrated सेटिंग के प्रसारण के खिलाफ यह मानक के अनुसारके रूप में. ऐसा करके, केबल्स, एडेप्टर, waveguides, और एंटेना के कारण सभी पृष्ठभूमि नुकसान का सफाया किया जा सकता है, और साथ और परीक्षण नमूना बिना रिश्तेदार संचरण अनुपात सीधे दर्ज की गई है.
    1. Bandgap माप के लिए, 28 ए की दूरी पर एक दूसरे का सामना सींग के बीच मुक्त अंतरिक्ष के माध्यम से माइक्रोवेव संचरण उपाय और VNA में सेट एक अंशांकन के रूप में परिणाम को बचाने के. सींग के बीच एक संरचना के साथ वास्तविक प्रयोग के लिए डेटा लेने से पहले, VNA मॉनिटर पर "पर अंशांकन" का चयन करके सेट अंशांकन पर बारी. VNA द्वारा गणना डाटा अंशांकन सेट के खिलाफ स्वतः सामान्यीकृत हो सकता है और साथ और जगह में नमूना बिना संचरण शक्ति के अनुपात में वापस आ जाएगी.
    2. नमूना waveguides के माध्यम से संचरण आसानी से मुक्त अंतरिक्ष में दो सींग के बीच calibrated संचरण अधिक हो सकती है क्योंकि waveguide माप के लिए, एक सार्थक अंशांकन, अच्छी तरह से परिभाषित नहीं है. बारीVNA पर अंशांकन बंद पर नजर रखने और स्रोत संकेत पर पता चला संकेत है जो कच्चे संचरण, रिकॉर्ड. सबसे अच्छा युग्मन दक्षता प्राप्त करने के लिए सही अगले waveguide चैनल के उद्घाटन के लिए सींग रखें.

5 प्रायोगिक सेटअप

  1. चित्रा 4 में दिखाया प्रयोगात्मक सेटअप विन्यस्त. इनपुट / आउटपुट waveguides साथ एस पैरामीटर परीक्षण निर्धारित बंदरगाहों को जोड़ने के लिए उच्च गुणवत्ता वाले अर्द्ध लचीला समाक्षीय केबल का उपयोग करें. रैखिक बनाई जानी चाहिए विकिरण सुनिश्चित करने के लिए आयताकार एकल मोड waveguides और एडेप्टर के माध्यम से बंदरगाहों के साथ पिरामिड सींग एंटेना कनेक्ट, सींग से विकिरण के ई क्षेत्र सींग से कम बढ़त के समानांतर है.
  2. Bandgap माप के लिए: दोष मुक्त नमूनों की पीबीजी चिह्नित करने के दोष से मुक्त नमूनों के माध्यम से संचरण को मापने के लिए निम्न चरणों का पालन करें.
    1. एक दूसरे का सामना करने के लिए खड़ी है और क्षैतिज सींग संरेखित करें. ज की व्यवस्थाएक अभी तक पर्याप्त दूरी पर orns, औसत तरंग दैर्ध्य की तरह के रूप में 20 बार, इतना है कि नमूना तक पहुँचने दूर क्षेत्र विकिरण विमान तरंगों को अनुमानित किया जा सकता है. परीक्षण नमूना बिना मुक्त अंतरिक्ष में सामना कर सींग के बीच संचरण जांचना और अंशांकन स्मृति में दुकान.
    2. दो का सामना करना पड़ सींग के बीच में घूर्णन मंच पर छड़ और दीवारों से बने दोष मुक्त संरचनाओं रखें. कदम 5.2.1 दौरान VNA स्मृति में दर्ज अंशांकन सेट पर मुड़ें. प्रणाली अब calibrated स्मृति के संचरण शक्ति के खिलाफ सामान्यीकृत नमूना के माध्यम से रिश्तेदार संचरण अनुपात को मापने के लिए तैयार है.
  3. Waveguides और गुहा दोष माप के लिए: प्रयोगों सेटअप करने के लिए निम्न चरणों का पालन करें:
    1. आंकड़े 9A और 9C में दिखाया गया है, हटाने या दोष मुक्त संरचनाओं में छड़ और दीवारों की जगह से विभिन्न waveguides और cavities का निर्माण.
    2. व्यवस्थित करेंसंभव के रूप में चैनल के उद्घाटन के करीब सींग चैनल में अच्छा युग्मन सुनिश्चित करने के लिए. घुमावदार और तुला चैनल खोलने को बढ़त समानांतर के साथ चैनल के बीच में सींग केंद्र के लिए.
    3. अंशांकन बंद करें. अब VNA प्रणाली को मापने और बंदरगाह 1 पर स्रोत सत्ता पर 2 बंदरगाह पर पता चला शक्ति कच्चा संचरण अनुपात रिकॉर्ड करने के लिए तैयार है.

6 डाटा अधिग्रहण और विश्लेषण

  1. नमूनों की फोटोनिक गुणों का कोणीय निर्भरता विशेषताएँ:
    1. दो का सामना करना पड़ सींग के बीच में एक घूर्णन मंच पर एक लगभग परिपत्र सीमा के साथ छड़ और दीवारों से बना प्लेस संरचनाओं.
    2. VNA स्मृति में बचाया अंशांकन कदम 5.2.2 में चालू है कि सुनिश्चित करें. शून्य संरचना के माध्यम से घूर्णन मंच और उपाय प्रसारण पर कोण पैमाने. शून्य घटना के कोण पर प्रारंभिक माप के बाद, नमूना बारी बारी से और बराबर कोण increm में संचरण उपायइस तरह 180 ° रोटेशन तक हर 2 ° रूप में पिता, तक पहुँच जाता है.
  2. नमूने के लिए फोटोनिक गुणों का ध्रुवीकरण निर्भरता विशेषताएँ:
    सींग उद्घाटन झुकाव बदलकर क्रमश: दो अलग polarizations में ऊपर वर्णित सभी मापन का प्रदर्शन. टीएम ध्रुवीकरण के लिए, छड़ के लिए नमूना आधार और समानांतर का क्षैतिज विमान को सीधा सींग 'कम बढ़त (ई क्षेत्र दिशा) निर्धारित किया है. उनके छोटे किनारों (ई क्षेत्र दिशा) क्षैतिज विमान में इतना है कि ते ध्रुवीकरण के लिए, सींग 90 डिग्री बारी बारी से.
  3. विभिन्न waveguides चैनलों विशेषताएँ: अंशांकन कदम 5.3.3 में बंद कर दिया है कि सुनिश्चित करें. सबसे अच्छा युग्मन के लिए नमूना के बगल में सींग रखें. हटाने और / या चैनल मार्ग के किनारे छड़ और दीवारों की जगह द्वारा निर्मित विभिन्न चैनलों के माध्यम से संचरण उपाय. वास्तविक समय में VNA पर संचरण संकेत निगरानी करते हैं, विज्ञापन से चैनल पथ को संशोधितडिंग और अतिरिक्त छड़ और अनुकूलित संचरण शक्ति या वांछित फ़िल्टरिंग बैंडविड्थ के लिए दीवारों को हटाने.
  4. तुलना के लिए एक वर्ग जाली फोटोनिक क्रिस्टल पर ऊपर वर्णित हैं क्या करने के लिए इसी तरह के अनुरूप मापन का प्रदर्शन.
  5. डेटा विश्लेषण. विश्लेषण और ऐसे MATLAB के रूप में एक कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग कर डेटा ग्राफ. प्लॉट waveguide चैनलों हालांकि नमूने या संचरण पास के माध्यम से डिप्टी अध्ययन करने के लिए इस तरह के चित्रा 5, चित्रा 2, और चित्रा 9B और 9D के रूप में एक समारोह आवृत्ति (लाइन साजिश), के रूप में संचरण मापा. चित्रा 6 और 7 चित्र में दिखाया गया है आवृत्ति और कोण (रंग समोच्च साजिश) के एक समारोह के रूप में प्लॉट संचरण, संरचनाओं और उनके कोणीय निर्भरता की रोक बैंड विशेषताओं का विश्लेषण करने के लिए.
  6. इस प्रोटोकॉल ध्रुवीय coordi में आवृत्ति और घटना कोण के एक समारोह के रूप में नमूने के माध्यम से मापा ट्रांसमिशन पेश पता चलता हैसीधे घूर्णी समानताएं और फोटोनिक गुणों का कोणीय निर्भरता कल्पना करने के क्रम में, 12 नितंब. सीधे क्रिस्टलीय संरचना के Brillouin क्षेत्र की सीमाओं को दिखाने और क्रिस्टल और quasicrystals में पीबीजी गठन और ब्रैग बिखरने विमानों (Brillouin क्षेत्र की सीमाओं) के बीच के रिश्ते को प्रकट करने के ध्रुवीय निर्देशांक भूखंडों उत्पन्न करता है.

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Representative Results

हम कभी hyperuniform विकार ढांकता हुआ संरचनाओं में एक isotropic पूरा पीबीजी वर्तमान के पहले पुष्टि प्राप्त कर ली है. यहाँ, हम हमारे HD संरचना परिणाम वर्तमान और एक आवधिक वर्ग जाली फोटोनिक क्रिस्टल की है कि उनकी तुलना.

चित्रा 5 एक घटना के कोण पर एक hyperuniform विकार संरचना के लिए आवृत्ति (गीगा) बनाम ते ध्रुवीकरण संचरण (डीबी) के एक अर्द्ध लॉग साजिश से पता चलता है. इस साजिश को रोकने के बैंड क्षेत्र संचरण तीव्रता परिमाण के दो से अधिक आदेश बूँदें जहां 8.5 और 9.5 गीगा, के बीच लगभग स्थित है कि पता चलता है.

ऊपर चर्चा की, हम हमारे HD संरचना की तुलना के लिए एक आवधिक वर्ग क्रिस्टल मॉडल का उपयोग करें. ते ध्रुवीकरण में वर्ग जाली के लिए आवृत्ति और घटना कोण के एक समारोह के रूप में चित्रा 6 प्रस्तुत मापा संचरण (रंग). नीले रंग (कम संचरण) किसी दिए गए कोण पर आवृत्ति डोमेन में रोक बैंड का प्रतिनिधित्व करता है. मापारोक बैंड अपने 4 गुना घूर्णी समरूपता के साथ जुड़े मजबूत कोणीय निर्भरता दिखा. शून्य डिग्री पर एक दिशा में रोक बैंड इस वर्ग जाली संरचना में अतिव्यापी और ते ध्रुवीकरण bandgap के गठन की अनुमति के लिए 45 डिग्री पर उस से भी ज्यादा भिन्न होते हैं.

चित्रा 7 वर्ग जाली नमूना और HD नमूना के संचरण गुणों का अनूठा ध्रुवीय साजिश तुलना से पता चलता है. ध्रुवीय भूखंडों प्रभावी Brillouin क्षेत्र की सीमाओं 5 और स्टॉप बैंड की कोणीय निर्भरता कल्पना कर सकें. ट्रांसमिशन तीव्रता आवृत्ति के एक समारोह (आर = च) और घटना कोण (क्यू = क्यू) के रूप में रंग में दिखाया गया है. कारण ब्रैग बिखरने के लिए बंद करो बैंड वर्ग के आकार का Brillouin क्षेत्र की सीमाओं के साथ दिखाई देते हैं. पहले बताया गया है, कोण के साथ विविधताओं इस वर्ग जाली के लिए एक पीबीजी (सभी दिशाओं में अवरुद्ध) के गठन को रोकने. एच.डी. नमूना के लिए, सभी दिशाओं में खाई फार्म isotropic पीबीजी बंद करो.

चित्रा 8, चौड़ाई 2 एक के एक सीधे waveguide चैनल के माध्यम से आवृत्ति बनाम मापा टीएम संचरण से पता चलता है, hyperuniform विकार संरचना में मार्ग के किनारे छड़ और दीवारों को हटाने के द्वारा बनाई गई. गुलाबी पट्टी दोष मुक्त एच.डी. संरचना के टीएम ध्रुवीकरण पीबीजी को दर्शाता है. चैनल शुरू की है, एक व्यापक बैंड खुला चैनल के माध्यम से निर्देशित है.

इस isotropic अव्यवस्थित पीबीजी संरचना द्वारा की पेशकश की लचीलापन यह संभव मनमाना झुका कोण के साथ अभूतपूर्व मुक्त चैनलों के लिए फार्म और छड़ और दीवारों ट्यूनिंग के लिए और ट्रांसमिशन बैंड के अनुकूलन के साथ अपने पक्ष, कोनों और केन्द्रों को सजाने के लिए बनाता है. चित्रा 9A एच.डी. की एक तस्वीर से पता चलता है झुकने 50º कोण की एक waveguide चैनल के साथ संरचना. चित्रा 9B हम तेज मोड़ के बावजूद सीधे waveguide के माध्यम से प्राप्त करने के लिए तुलनीय है जो इस चैनल के माध्यम से संचरण से पता चलता है. आंकड़े 9C और attest.

चित्रा 1
चित्रा 1 बेक़ायदा बिंदु पैटर्न. वाम, एक 2 डी पॉसों यादृच्छिक वितरण बिंदु पैटर्न, त्रिज्या आर के साथ एक खिड़की में अंकों की संख्या के विचरण आर 2 के लिए आनुपातिक है. सही; एक hyperuniform विकार बिंदु पैटर्न, खिड़की में की संख्या विचरण त्रिज्या आर ही 11 के लिए आनुपातिक है. उसे क्लिक करें ई यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए.

चित्रा 2
चित्रा 2 एक पूर्ण पीबीजी 11 रखने 2D hyperuniform विकार संरचनाओं के डिजाइन प्रोटोकॉल का एक संक्षिप्त वर्णन. यह आंकड़ा एक 2 डी hyperuniform विकार बिंदु पैटर्न के उपवर्ग (नीले हलकों) और Delaunay पच्चीकारी का उपयोग नीली लाइनों द्वारा विभाजित पता चलता है. एक 2 डी Delaunay पच्चीकारी प्रत्येक त्रिकोण के लिए न्यूनतम कोण का गठन अधिकतम और प्रत्येक त्रिकोण 11 परिवृत्त के अंदर कोई अन्य अंक हैं की गारंटी देता है कि एक triangulation है. काले हलकों के रूप में दिखाया centroids, त्रिज्या आर 11 के ढांकता छड़ के स्थानों रहे हैं. centroids प्रत्येक जाली बिंदु के आसपास की कोशिकाओं को उत्पन्न करने के लिए लाल लाइनों के साथ जुड़े हुए हैं. "> इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 3
. प्रयोग वाम में इस्तेमाल किया चित्रा 3 2 डी hyperuniform विकार नमूना: इमारत ब्लॉक के रूप में इस्तेमाल किया एल्युमिना छड़ और दीवारों. सभी छड़ का व्यास 5.0 मिमी है. दीवार मोटाई हमेशा 0.38 मिमी और चौड़ाई 0.2 मिमी वेतन वृद्धि के साथ, 1.0 मिमी से 5.3 मिमी लिए अलग अलग. केंद्र: एच.डी. संरचना कोडांतरण के लिए छेद और स्लॉट के साथ प्लास्टिक के आधार टेम्पलेट. आधार 25.4 सेमी पक्षों और 2 सेमी ऊंचाई के साथ एक वर्ग है. अधिकार:. एक इकट्ठे एच.डी. एल्यूमिना संरचना की तरफ देखने के इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

डी / 51614 / 51614fig4highres.jpg "चौड़ाई =" 500 "/>
चित्रा 4. संकेत जनरेटर वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) द्वारा निर्धारित और विश्लेषण एस पैरामीटर टेस्ट से जुड़ा है प्रयोग सेटअप का एक संक्षिप्त वर्णन. परीक्षण सेट के दोनों बंदरगाहों समाक्षीय केबल द्वारा सींग एंटेना waveguide से जुड़े हैं. नमूना एक घूर्णन मंच पर सींग के बीच रखा गया है. VNA GPIB कनेक्शन (दिखाया नहीं) के माध्यम से कंप्यूटर से डेटा भेजने. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 5
एक घटना के कोण पर एक hyperuniform विकार संरचना के माध्यम से 5 चित्रा आवृत्ति (गीगा) बनाम ते संचरण का एक अर्द्ध लॉग साजिश (डीबी). एक bandgap, संचरण में तेज गिरावट के द्वारा होती, 8-10 गीगा के क्षेत्र में देखा जा सकता है. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 6
दोनों आवृत्ति के एक समारोह के रूप में रंग में दिखाया गया है चित्रा 6 मापा वर्ग जाली ते ध्रुवीकरण संचरण (डीबी) एक्स अक्ष पर शाफ़्ट और घटना कोण (डिग्री) पर (सी / ए की इकाइयों). इस साजिश कोणीय से पता चलता है एक आवधिक वर्ग जाली क्रिस्टल में ते bandgap की निर्भरता. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 7 . (ए) वर्ग जाली नमूना (बी) hyperuniform: एक azimuthal समन्वय के रूप में एक समारोह का समन्वय रेडियल के रूप में आवृत्ति (सी / ए) और घटना कोण के दोनों (डिग्री) के रूप में रंग में दिखाया गया है 7 चित्रा मापा ते ध्रुवीकरण संचरण (डीबी) विकार नमूना. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

चित्रा 8
एक HD संरचना में 8 चित्रा सीधे चैनल waveguide: आवृत्ति के एक समारोह के रूप में चैनल के माध्यम से स्रोत सत्ता पर पता चला सत्ता की (ए) एक लाइन दोष waveguide चैनल HD के साथ नमूना की एक तस्वीर, (बी) मापा टीएम संचरण अनुपात सी प्रकाश की गति एक निर्वात और एक = 1.33 सी में है जहां सी / ए की इकाइयों मेंएम जाली अंक के बीच औसत रिक्ति है. टीएम Bandgap रेंज गुलाबी पट्टी से दिखाया गया है. 0.41 सी / ए में चोटी संकेत चैनल में निर्देशित विधा है. यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

9 चित्रा
9 विभिन्न waveguide चैनलों एच.डी. संरचना और स्रोत शक्ति. ट्रांसमिशन से अधिक का पता चला शक्ति के अनुपात के रूप में मापा ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रा के माध्यम से चित्रा सी / ए की इकाइयों में आवृत्ति के एक समारोह के रूप में साजिश रची है. गुलाबी पट्टी टीएम पीबीजी रेंज इंगित करता है. (ए) एक 50 डिग्री तुला चैनल और (बी) संरचना के माध्यम से संचरण स्पेक्ट्रा 0.42 सी चारों ओर निर्देशित मोड दिखाने के साथ एक HD संरचना की तस्वीर / ए (सी) तस्वीरचारों ओर निर्देशित मोड दिखा एस आकार चैनल के माध्यम से एक मुक्त S-आकार चैनल और (डी) ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रा के साथ एक HD संरचना के 0.42 सी / ए. इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

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Discussion

एक hyperuniform अव्यवस्थित बिंदु पैटर्न से शुरू, 2 डी एच.डी. संरचनाओं छड़ और / या दीवार नेटवर्क सभी ध्रुवीकरण 11 के लिए एक पूर्ण पीबीजी प्राप्त करने के लिए तैयार किया जा सकता मिलकर. डिजाइन के आधार पर हमने माइक्रोवेव के साथ परीक्षण किया जा सकता है जो सेमी पैमाने पर 2 डी एल्युमिना छड़ और दीवारों संरचनाओं कोडांतरण के लिए छेद और स्लॉट के साथ एक टेम्पलेट का निर्माण किया. ऐसे एल्युमिना छड़ और दीवारों के रूप में सेमी पैमाने पर निर्माण ब्लॉकों, सस्ती, और आसानी से संभाला है क्योंकि हम, माइक्रोवेव के साथ काम करने के लिए चुना है. हम प्रयोगात्मक यह 2 डी hyperuniform विकार संरचनाओं में एक isotropic पूरा पीबीजी के लिए संभव है कि पहली बार के लिए प्रदर्शन किया है. अव्यवस्थित lattices का यह वर्ग लंबी दूरी translational आदेश के अधिकारी नहीं है और यह आवधिक फोटोनिक क्रिस्टल में है इसलिए bandgap गठन ब्रैग बिखरने के लिए जिम्मेदार ठहराया नहीं है.

घूर्णी symme से बहुत कम विकल्प हैं जो आवधिक फोटोनिक क्रिस्टल के विपरीतआंतरिक रूप से कोशिश करता है और दोष डिजाइन स्वतंत्रता 5, एच.डी. संरचना फोटोनिक क्रिस्टल में अनुमति नहीं पीबीजी अनुप्रयोगों के लिए कुछ लाभ प्रदान करता है सीमा. ते bandgap माप के लिए पत्रक के अलावा 1 घंटा तक लग सकते हैं, जबकि टीएम bandgap माप के लिए संरचना की विधानसभा, बस कुछ ही मिनट लगते हैं. दोष मुक्त एच.डी. नमूना एल्युमिना छड़ और दीवारों के साथ इकट्ठे हो जाने के बाद, यह waveguides और cavities जल्दी रणनीतिक कुछ छड़ और दीवारों को हटाने के द्वारा गठित किया जा सकता है जिसमें एक परिवर्तनीय टेम्पलेट के रूप में सेवा कर सकते हैं. एच.डी. पीबीजी सामग्री के इस नए वर्ग में, हम, क्रिस्टलीय सममिति दिशाओं 14 से असीमित छानने और 15 बंटवारे मनमाना रास्तों और गुहा गुंजयमान मोड 16 साथ मुक्त waveguiding का प्रदर्शन किया है.

यहाँ वर्णित प्रयोगात्मक विधियों का पालन करें और पुन: पेश करने के लिए आसान कर रहे हैं. प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल किसी भी प्रयोगकर्ता काम की जरूरतों के अनुरूप संशोधित किया जा सकता हैक्योंकि उनकी जटिलता, विकार, या दोष वास्तुकला की, सिमुलेशन के साथ या माइक्रोन निर्माण के साथ अध्ययन करने के लिए मुश्किल हो जाता है कि अन्य कृत्रिम फोटोनिक्स सामग्री के साथ जी. इन विधियों का प्रयोग, हम भी प्रदर्शन किया और एकल ध्रुवीकरण PBGs 17,18 के अधिकारी जो 3 डी मुद्रित प्लास्टिक के साथ किए गए अन्य अर्ध क्रिस्टलीय संरचना और HD संरचनाएं होती है. प्रयोग की सफलता सुनिश्चित करने के लिए विचार करने के लिए केवल कुछ ही कदम उठाए हैं. नमूना निर्माण सामग्री का इस्तेमाल छोटे अवशोषण की आवश्यकता है. ढांकता हुआ विपरीत और जाली रिक्ति के चुनाव परिणामस्वरूप पीबीजी आवृत्तियों को निर्धारित करता है. उदाहरण के लिए, 8.76 की एक ढांकता हुआ विपरीत और 1.33 सेमी की जाली अंतर के साथ एल्युमिना छड़ और दीवारों संरचनाओं 10 गीगा के आसपास केंद्रित एक bandgap है. 2.56 के ढांकता हुआ विपरीत और 0.6 सेमी की एक जाली अंतर के साथ प्लास्टिक सामग्री के बने जुलते एच.डी. संरचनाओं 23 गीगा के आसपास केंद्रित बैंड अंतराल है. बनाया गया अलग आवृत्ति पर्वतमाला, सींग और एडेप्टर के लिएअलग माइक्रोवेव के लिए बैंड को सही ढंग से चुना जाना चाहिए. यह अधिक से अधिक 7-15 गीगा एक्स बैंड (8-12 गीगा) माइक्रोवेव सींग और एडेप्टर के मापा आवृत्ति रेंज फैलाने के लिए ठीक है. कि सीमा से परे, अन्य माइक्रोवेव बैंड के लिए विभिन्न घटकों में इस्तेमाल किया जा करने की जरूरत है. चैनल waveguiding लिए सींग खोलने के लिए सीधे रखा जाना है, जबकि संरचना में विमान polarized लहरों सुनिश्चित करने के लिए, सींग, दूर रखा जाना चाहिए.

इस तकनीक की एक सीमा प्रौद्योगिकी के लिए वास्तविक दुनिया आवेदन करने के लिए अपने सीमित प्रासंगिकता है. सेमी पैमाने घटकों के साथ निर्मित संरचनाओं photonic उपकरणों के रूप में सीधे लागू नहीं कर रहे हैं. waveguides, splitters और इस तकनीक के साथ अध्ययन गुंजयमान cavities अनिवार्य रूप से "अवधारणा के सबूत 'EM तरंगों और अव्यवस्थित मीडिया के बीच बातचीत की हमारे ज्ञान में सुधार करने के लिए होती निर्माण कर रहे हैं. EM तरंगों के पैमाने invariance के कारण ऊपर वर्णित के रूप में हालांकि, सभी परिणाम प्राप्तसंरचनाओं माइक्रोन और submicron पैमाने सिकुड़ रहे हैं जब उपयोग कर माइक्रोवेव और सेमी पैमाने नमूने सीधे अवरक्त और ऑप्टिकल आवृत्तियों के लिए लागू किया जा सकता है. ई बीम लिथोग्राफी और दो फोटॉन polymerization सहित submicron पैमाने फोटोनिक क्रिस्टल के लिए आम निर्माण विधियों, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए आईआर और ऑप्टिकल क्षेत्रों में इन पीबीजी सामग्री बनाना इस्तेमाल किया जा सकता है.

आईआर का उपयोग प्रयोग अधिक जटिल पीबीजी सामग्री की फोटोनिक गुणों के अध्ययन के लिए हमारे माइक्रोवेव प्रयोगों के कई फायदे हैं. सबसे पहले, माइक्रोन पैमाने पर परीक्षण के लिए उपकरणों fabricating की लागत बहुत अधिक है. डिवाइस ठीक cleanroom सुविधाओं में निर्मित हो चुके हैं. इसके अलावा, परीक्षण (DUT) के तहत photonic उपकरणों की 2 डी स्लैब में युग्मन आईआर लहरों के दो तरीके समस्याग्रस्त हैं. एक विधि अक्सर एक बहुत ही संकीर्ण परीक्षण bandwid प्रदान करता है जो ध्यान केंद्रित ऑप्टिकल फाइबर, साथ जोड़े को एक पतला खड़ी युग्मक 19 उपयोग करने के लिए हैवें (यानी, 1.5 1.6 मिमी, 1.5 मिमी के मध्य तरंगदैर्ध्य से 6% तक मिमी से) माइक्रोवेव एंटेना की बहुत व्यापक परीक्षण पर्वतमाला के साथ तुलना में, इस तरह के रूप में 7 एडेप्टर और एंटेना में से एक सेट के साथ गीगा 17. DUT में आईआर तरंगों को शुरू करने का अन्य तरीका एक व्यापक परीक्षण रेंज को कवर लेकिन कारण पैकेजिंग लागत के लिए बेहद महंगा हो सकता है, जो बढ़त फाइबर कप्लर्स उपयोग करने के लिए है, इसलिए, माइक्रोवेव शासन सस्ती के विकल्प के साथ डिजाइन के प्रयोगकर्ता के महान स्वतंत्रता प्रदान करता है सामग्री, आसान व्यापक आवृत्ति पर्वतमाला, मॉड्यूलर जाली वास्तुकला और वास्तविक समय विश्लेषण की सुविधा के साथ परीक्षण उपकरणों का उपयोग करने के लिए.

माइक्रोवेव दृष्टिकोण के माध्यम से जांच की और पाया bandgap अवधारणाओं पीबीजी गठन के लिए मौलिक तंत्र का एक बड़ा समझ और संरचना की ज्यामिति और घटना विकिरण के बीच परस्पर क्रिया में शामिल हैं. इस प्रौद्योगिकी के भविष्य के आवेदन करने के लिए) 1 शामिल होंगेका पता लगाने और HD पीबीजी सामग्री के आवेदनों की सड़क फ़र्श के लिए कार्यात्मक photonic उपकरणों के लिए डिजाइन का अनुकूलन करने के लिए माइक्रोवेव परीक्षण तरीकों को लागू करने के लिए जारी है और 2) आईआर और इस तरह के रूप में एक फोटोनिक bandgap का उपयोग करता है कि वास्तविक आवेदन, के लिए ऑप्टिकल शासन करने के लिए नीचे नमूने पैमाने पर करने के सेंसर 20, दूरसंचार 6, और ऑप्टिकल सूक्ष्म सर्किट 8.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

इस काम आंशिक हम में उपयोगी विचार विमर्श के लिए NYU से हमारे सहयोगी पॉल एम Chaikin धन्यवाद WM को साइंस एडवांसमेंट के लिए अनुसंधान निगम (अनुदान 10626), राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (DMR-1308084), और सैन फ्रांसिस्को स्टेट यूनिवर्सिटी के आंतरिक पुरस्कार द्वारा समर्थित किया गया प्रयोगात्मक डिजाइन और हमें SFSU पर साइट पर उपयोग करने के लिए VNA प्रणाली प्रदान करने के लिए. हम अपने सैद्धांतिक सहयोगियों, विभिन्न चर्चाओं के लिए HD पीबीजी सामग्री, मैरिएन Florescu, पॉल एम Steinhardt, और साल Torquato के आविष्कारक धन्यवाद और हमें एच.डी. बिंदु पैटर्न और सतत विचार विमर्श के डिजाइन प्रदान करने के लिए.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Stereolithography machine 3D Systems SLA-7000
Resin for base 3D Systems Accura 60
Alumina rods r=2.5 mm, cut to 10.0 cm height
Alumina sheets Thickness 0.38 mm, various width: from 1.0 mm to 5.3 mm with 0.2 mm increments
Microwave generator Agilent/HP 83651B
S-Parameter test set Agilent/HP 8517B
Microwave Vector Network Analyzer Agilent/HP 8510C

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References

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भौतिकी अंक 91 प्रकाशिकी और फोटोनिक्स फोटोनिक क्रिस्टल photonic bandgap hyperuniform अव्यवस्थित मीडिया waveguides
बेक़ायदा photonic bandgap सामग्री के photonic गुणों का अध्ययन करने के लिए माइक्रोवेव और ढांकता हुआ एसएनएफ के macroscopic नमूनों का प्रयोग
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Hashemizad, S. R., Tsitrin, S., Yadak, P., He, Y., Cuneo, D., Williamson, E. P., Liner, D., Man, W. Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials. J. Vis. Exp. (91), e51614, doi:10.3791/51614 (2014).

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