Нанофотоника

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Нанофотоника — раздел фотоники, изучающий физические процессы, возникающие при взаимодействии фотонов с нанометровыми объектами.

Также в нанофотонике изучается разработка архитектур и технологий производства наноструктурированных устройств генерации, усиления, модуляции, передачи и детектирования электромагнитного излучения и приборов на основе таких устройств. Также исследуются физические явления, определяющие функционирование наноструктурированных устройств и протекающие при взаимодействии фотонов с наноразмерными объектами.

Цели и материалы/устройства нанофотоники. Перспективные направления развития[править | править код]

Цель нанофотоники — разработка материалов, имеющих нанометровые размеры (1-100 нм.) с новейшими оптическими свойствами и создание на их основе фотонных устройств. В настоящее время нанофотоника рассматривается как альтернатива современной электроники[источник не указан 482 дня]. Использование фотонов при передаче и обработке[источник не указан 482 дня] информации позволит добиться существенных преимуществ, благодаря высокому быстродействию и устойчивости фотонных каналов связи к помехам. К нанофотонным устройствам относятся устройства, использующие структуры размерами 100 нм и менее. Такие устройства решают проблемы миниатюризации многих оптических систем. Нанофотонные устройства не только значительно превосходят электронные аналоги[источник не указан 482 дня], но и позволяют успешно решать проблемы, связанные с тепловыделением и электропитанием. Слабым местом и источником постоянного беспокойства при использовании приборов на основе нанофотоники остается обеспечение надежности электрооптических переключателей, позволяющие преобразовывать электрические сигналы в оптические и наоборот.

Изделия кремниевой нанофотоники исключительно малы, поэтому многие из них легко вводятся в электронные чипы. В настоящее время многие оптические наноустройства можно изготавливать на основе стандартных материалов полупроводниковой электроники, так что нанофотоника развивается главным образом за счёт сочетания электронных и фотонных компонентов(к примеру фотонная интегральная схема)[1], позволяющего использовать все преимущества и того и другого. Возможность использования в нанофотоники кристаллических пластин из кремния на изоляторе имеет огромное значение, если вспомнить о технологии кремниевой электроники. Созданные на основе таких материалов фотонные наноустройства могут быть легко интегрированы в существующие системы-на-кристаллах не говоря уже о быстром их внедрении в производство.

Направления нанофотоники[править | править код]

К направлениям нанофотоники можно отнести исследования физических основ генерации и поглощения излучения в оптическом спектре в гетероструктурах с квантовыми слоями, нитями и точками.

Разработку полупроводниковых и сверхпроводниковых источников и детекторов электромагнитного излучения.

Разработку светодиодов на основе полупроводниковых гетероструктур и на органической основе.

Разработку твердотельных и органических лазеров.

Разработку элементов солнечной энергетики.

Разработку наноструктурированных оптических волокон и устройств на их основе.

Разработку элементов фотоники и коротковолновой нелинейной оптики.

К перспективным направлениям миниатюризации фотонных устройств и их интеграции в сложные системы относится использование фотонных кристаллов.

Изготовление и исследование свойств наноразмерных оптических резонаторов сейчас является одним из самых интересных направлений развития нанофотоники, представляющих большую практическую и научную ценность.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Ладутенко К. С., Белов П. А. / Моделирование интегральных схем нанофотоники: метод FDTD. — Наносистемы: физика, химия, математика (3(5)) 2012. — УДК 519.63-37-73:535+537.8

Литература[править | править код]