2 / 10
В.С. Горелик, М.М. Яшин
106
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2016. № 5
ного излучения: фотолюминесценции, комбинационного рассеяния, оптических
гармоник. Однако Notch-фильтр является довольно дорогостоящим и сложным
при изготовлении. Этот фильтр способен отражать определенную спектральную
полосу излучения, зависящую от угла падения. Альтернатива Notch-фильтрам —
пористые фотонные кристаллы.
В настоящей работе поставлена задача исследования возможности создания
нового типа светофильтра, основанного на использовании пористых глобуляр-
ных фотонных кристаллов. В качестве такого кристалла предложено применять
опаловую матрицу, представляющую собой трехмерный фотонный кристалл,
построенный из сферических наноглобул кремнезема (SiO
2
).
Описание структуры фотонных кристаллов.
Фотонными кристаллами назы-
вают среды, диэлектрическая проницаемость которых периодически изменяется
в пространстве с периодом, допускающим брэгговскую дифракцию света [8].
Фотонные кристаллы подразделяют на одно-, дву- и трехмерные. Структуры
фотонных кристаллов приведены на рис. 1. Характерное свойство фотонных кри-
сталлов — присутствие в их структуре сверхрешетки, период которой существенно
превышает атомные размеры и может быть сравним с длиной волны электромаг-
нитного излучения видимой области спектра.
Рис. 1.
Структуры одномерных (
a
), двумерных (
б
) и трехмерных (
в
) фотонных
кристаллов с различными показателями преломления
n
1
и
n
2
двух сред и периодом
кристаллической решетки
Важная особенность фотонного кристалла — присутствие в его спектре так
называемых запрещенных зон (стоп-зон), представляющих собой интервал частот,
в пределах которого свет, распространяющийся в определенных направлениях,
экспоненциально затухает. В области стоп-зон наблюдается сильное отражение
электромагнитного излучения от поверхности фотонного кристалла [9]. Физиче-
ский механизм образования стоп-зоны для фотонов в кристаллах такой же, как и
для электронов в твердых телах. В его основе лежит дифракция электромагнитной
волны в среде с периодическим потенциалом [10–12].