Новый метод позволяет изучить структуру фотонного кристалла

Ученые из Массачусетского технологического института разработали метод, позволяющий изучить структуру фотонных кристаллов — искусственных материалов, проявляющих необычные оптические свойства. С подробностями исследования можно ознакомиться в журнале Science Advances.

Чтобы получить фотонный кристалл, необходимо просверлить в прозрачном материале, обладающем высоким показателем преломления, миллионы близко расположенных друг к другу крошечных отверстий. В зависимости от размера отверстий и расстояния между ними, материалы могут проявлять различные оптические свойства, например отрицательную рефракцию, в которой свет изгибается в направлении, противоположном направлению его прохождения через прозрачный материал. Необходимо провести сложные вычисления, чтобы понять, как именно свет различных направлений и различных цветов движется через фотонные кристаллы. Исследователи часто используют весьма упрощенные подходы, например вычисляют поведение света только для одного цвета или одного направления.

Новая технология позволит рассмотреть весь диапазон получаемых данных. Простая лабораторная установка отображает данные — так называемые изочастотные контуры — в графической форме, которую можно просто сфотографировать и рассмотреть, не проводя сложных вычислений.

Ученые давно заметили, что, если на образцы фотонных материалов посветить лазером, от них исходит рассеянный свет. Теперь, проведя тщательный анализ, ученые поняли, что закономерности рассеяния зависят от крошечных дефектов в кристалле — не идельно круглых или немного суженных отверстий.

«Это очень красивый и легкий способ наблюдать изочастотные контуры», — сказал автор исследования Марен Соулйачич. «Необходимо просто посветить на образец, соблюдая правильное направление и частоту. На выходе получается изображение всей необходимой информации», — отметил Соулйачич.

Ученые уверены, что их открытие поможет в изготовлении больших, прозрачных экранов, в которых большая часть света будет проходить прямо, как будто через окно, но свет определенной частоты будет рассеиваться, гарантируя четкое изображение на экране.