ДИНАМІЧНЕ КЕРУВАННЯ СПЕКТАЛЬНИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ОДНОВИМІРНИХ ФОТОННИХ КРИСТАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2026.02.06Ключові слова:
одновимірний фотонний кристал, дефектні моди, діелектрична проникність, заборонена зона, дефект, спектри пропускання та відбиттяАнотація
Методом передатної матриці проведено теоретичне дослідження впливу локальних дефектів на спектральні характеристики одновимірних фотонних кристалів, сформованих із періодично повторюваних діелектричних шарів. Проаналізовано спектри пропускання, відбиття та поглинання електромагнітних хвиль у фотонних кристалах за наявності дефектів заміщення, вставлення, двійників та поверхневих дефектів та наявності загасання в шарах. Для конструювання фотонних кристалів з заданими властивостями запропоновано підхід, заснований на використанні графіків, які ілюструють динаміку зміни положень границь зон і дефектних мод при зміні параметрів дефектного шару. Ці графіки дозволяють зручно і швидко обирати параметри дефектного шару за бажаним значенням частоти дефектної моди. Продемонстровано можливість динамічного керування положенням дефектних мод шляхом використання комбінованих дефектів за участі шару повітря, ширину якого можна змінювати в реальному часі. Наявність шару повітря також дозволяє отримати одразу дві рухомі дефектні моди в забороненій зоні. Отримані результати можуть бути корисними для проєктування приладових структур фотоніки та радіоелектроніки надвисокочастотного діапазону.
Посилання
Mohamed A. G., Elsayed H. A., Mehaney A., Aly A. H., Sabra W. Transmittance properties of one-dimensional metamaterial nanocomposite photonic crystal in GHz range. Scientific Reports. 2022. Vol. 12. P. 18331. doi: 10.1038/s41598-022-21455-2.
Ramanujam N. R., Wilson K. S. Joseph, Revathy V., Lenin M. Maria, Jothy V. Bena Properties of one Dimensional Photonic Crystals with Defects Thickness and Temperature Dependence. Materials Today: Proceedings. 2015. Vol. 2, Issue 3. P. 959-964. doi: 10.1016/j.matpr.2015.06.016.
Lubert-Perquel D., Acharya S., Johnson J. C. Optically Addressing Exciton Spin and Pseudospin in Nanomaterials for Spintronics Applications. ACS Appl. Opt. Mater. 2023. Vol. 1. P. 1742–1760. doi: 10.1021/acsaom.3c00299.
Koopmans B., Li P., Pezeshki H., Demirer E., Simons G., Jiao Y., van der Tol J., and Lavrijsen R. Towards on-Chip Spintronic-Photonic Integration. In 2024 IEEE International Magnetic Conference - Short Papers, INTERMAG Short Papers. 2024. Article No. 10576952. doi: 10.1109/INTERMAGShortPapers61879.2024.10576952.
Si Y., Ju Z., Ma H., Xia K., Lin S., Tang R., Sun B., Sun C., Li L. Realization and simulation of silicon-on-sapphire mid-infrared one-dimensional photonic crystal cavities. Appl. Phys. Lett. 2025. Vol. 126. P. 021101. doi: 10.1063/5.0241260.
Sadoun B., Mouetsi S., Hocini A. and Hocini A. Optical properties of one-dimensional photonic crystal and light absorption enhancement in planar a-Si:H solar cell. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1046. Article No. 012014. doi: 10.1088/1757-899X/1046/1/012014.
Gangwar R. K., Pathak A. K., and Kumar S. Recent Progress in Photonic Crystal Devices and Their Applications: A Review. Photonics. 2023. Vol. 10, Issue 11. Article No. 1199. doi: 10.3390/photonics10111199.
Kou D., Zhang S., and Ma W. Recent Advances in 1D Photonic Crystals: Diverse Morphologies and Distinctive Structural Colors for Multifaceted Applications. Adv. Opt. Mater. 2024. Vol. 12, Issue 19. Article No. 2400192. doi: 10.1002/adom.202400192.
Hao K., Li Z., Wang X., Yang S., Zhang J. and Gao Y. Transmission characteristics of one-dimensional photonic crystal with dielectric defect layer in near-infrared band. Proc. of SPIE. 2020. Vol. 11564. Article No. 1156403 doi: 10.1117/12.257955.
Wu M.-R., Wu C.-J., Chang S.-J. Investigation of defect modes in a defective photonic crystal with a semiconductor metamaterial defect. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2014. Vol. 64. P. 146-151. doi: 10.1016/j.physe.2014.07.023.
Gryga M., Ciprian D., Gembalova L., Hlubina P. One-Dimensional Photonic Crystal with a Defect Layer Utilized as an Optical Filter in Narrow Linewidth LED-Based Sources. Crystals. 2023. Vol. 13, No 1. Article No. 93. doi:10.3390/cryst13010093.
Aly A. H., Abdel Ghany S. E. S., Fadlallah M. M., Salman F. E., Kamal B. M. Transmission and temperature sensing characteristics of a binary and ternary photonic band gap. Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. 2015. Vol. 10, No. 1. P. 1-6. doi: 10.1166/jno.2015.1697.
Fu L., Lin M., Liang Z., Wang Q., Zheng Y. and Ouyang Z. The Transmission Properties of One-Dimensional Photonic Crystals with Gradient Materials. Materials. 2022. Vol. 15. Issue 22. Article No. 8049. doi: 10.3390/ma15228049.
Bass F. G. and Bulgakov A. A. Kinetic and Electrodynamic Phenomena in Classical and Quantum Semiconductor Superlattices. New York: Nova Science. 1997.
Thabet R., Barkat O. Transmission Spectra in One‑dimensional Defective Photonic Crystal Integrating Metamaterial and Superconductor. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 2022. Vol. 35. P. 1473 – 1482. doi: 10.1007/s10948-022-06195-8.
Lyubchanskii I. L., Dadoenkova N. N., Zabolotin A. E., Lee Y. P. and Rasing Th. A one-dimensional photonic crystal with a superconducting defect layer. J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2009. Vol. 11. Article 114014. doi: 10.1088/1464-4258/11/11/114014.
Liu A., Gao H., Xiao Y., Zheng J., Zhang Q. Tunable narrow-and-sharp defect modes and transmission peak degeneracy in periodic superconducting photonic crystals. PLOS One. 2026. Vol.21, No. 1. Article No. e0341241. doi: 10.1371/journal.pone.0341241.
Yariv A., Yeh P. Optical waves in crystals. New York: Jon Wiley & Suns, 1984.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Геннадій Хрипунов , Андрій Меріуц , Тетяна Шелест , Антон Трубілін, Світлана Кривоніс
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
