Стр. 1 - В.В. Филатов - Управляемые оптические свойства глобулярных фотонных кристаллов на основе искусственных опалов, легированных сегнетоэлектриком

212

ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Естественные науки». 2012

УДК 535.015

В. В. Ф и л а т о в

УПРАВЛЯЕМЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ГЛОБУЛЯРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ

НА ОСНОВЕ ИСКУССТВЕННЫХ ОПАЛОВ,

ЛЕГИРОВАННЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОМ

Проанализированы условия распространения электромагнитных

волн в искусственных опалах, заполненных сегнетоэлектриком.

Установлен закон дисперсии света в кристаллах вдоль направле-

ния [111]. Определена зонная структура образцов. Рассчитаны

спектры отражения с учетом неидеальности кристаллической

решетки. Обнаружено согласие теоретических результатов с экс-

периментальными данными по спектрам отражения. Проанали-

зированы электро- и термооптические эффекты в опалах с ти-

танатом бария. Предложено применение фотонных кристаллов

в качестве управляемых оптических вентилей.

E-mail:filatov-vladimir@yandex.ru

Ключевые слова:

фотонный кристалл, опал, глобулы, сегнетоэлектричество,

дисперсия, распределение, эффект Поккельса, эффект Керра, закон Кюри –

Вейсса, оптический вентиль.

Композиционные материалы уже давно применяются во всех об-

ластях науки и техники. Сочетание разнородных веществ в одной

структуре формирует свойства, количественно и качественно отлича-

ющиеся от свойств каждого из компонентов. Ярчайший пример ис-

пользования микрокомпозитов – интегральные схемы электронно-вы-

числительных устройств, содержащие почти 4 млрд транзисторов на

кристалле [1].

По аналогии с полупроводниковыми материалами, в которых су-

ществуют разрешенные и запрещенные зоны для энергий носителей

заряда, разработаны вещества с разрешенными и запрещенными зо-

нами для энергий фотонов – «фотонные кристаллы» [2, 3]. Типичным

примером фотонного кристалла является искусственный опал, струк-

тура которого представляет собой гранецентрированную кубическую

решетку (ГЦК-решетку) глобул (шаров) кремнезема (SiO

2

). Присут-

ствующие в образце межглобулярные пустоты – пóры – имеют раз-

мер ≈ 50 нм, что позволяет ввести в них наночастицы легирующего

компонента. Легирование фотонного кристалла различными внедре-

ниями представляет интерес в связи с возможностью управления его

нелинейно-оптическими свойствами. Одним из наиболее перспектив-

ных легирующих агентов являются материалы сегнетоэлектрическо-

го типа, в частности, титанат бария. Кристаллическая модификация