ки періодичному зміни коефіцієнта заломлення, дозволяють отримати дозволені й заборонені зони для енергій фононів, аналогічно напівпровідниковим матеріалам, в яких спостерігаються дозволені й заборонені зони для енергій носіїв заряду [6]. Практично, це означає, що якщо на ФТК падає фотон, що володіє енергією (довжиною хвилі, частотою), яка відповідає забороненій зоні даного ФТК, то він не може поширюватися в ФТК і відбивається назад. І навпаки, це означає, що якщо на ФТК падає фотон, що володіє енергією (довжиною хвилі, частотою), яка відповідає дозволеній зоні даного ФТК, то він може поширюватися в ФТК. Іншими словами, фотонний кристал виконує функцію оптичного фільтра, і саме його властивостями обумовлені яскраві і барвисті кольори опала. [11].
.1.4 Метаматеріали декількох хвильових середовищ
Можна створити метаматеріали, які будуть одночасно змінювати властивості декількох типів хвиль (акустичних, оптичних, магнітних). Перший у світі фотонно-фононний кристал, здатний укладати в пастку світло і механічні вібрації одночасно, створила команда дослідників під керівництвом Оскара Пейнтера (Oskar Painter) з Каліфорнійського технологічного інституту [12].
Новинка являє собою дуже тонку смужку кремнію завдовжки близько 20 мікрометрів і шириною 1,4 мкм. Шляхом травлення в смужці проведений ряд прямокутних отворів, які перетворили її на подобу залізничної колії зі шпалами (з кроком 362 нанометра).
Смужка ця підвішена в просторі, немов місток. Він служить волноводом як для оптичного випромінювання, так і для звукових коливань, що поширюються уздовж «шляху». При цьому властивості смужки дозволяють їй проробляти з хвилями цікаві речі, оскільки вона одночасно є і ФНК і ФТК.
На схожість між ФНК і ФТК звернув увагу Пейнтер. «Якщо ви зробите один тип кристалів, ви майже автоматично отримуєте і інший тип», - говорить учений. За його словами, ця особливість не використовувалася раніше, оскільки механічні вібрації в фотонних кристалах, що широко використовуються в оптичних пристроях, надзвичайно малі і їх важко виявити.
Рис.1.5. Загальний вигляд пристрою (a) і збільшений його фрагмент (b)
Однак при певній конфігурації кристала і точно підібраних розмірах елементів виникає цікавий ефект. Інтерференція світлових хвиль, відбитих і пропущених далі кожної «шпалою», створює умови, за яких хвилі з певною довжиною виявляються спійманими в центрі «містка». І точно так само в його центрі «замикаються» високочастотні звукові коливання, при цьому «шпали» коливаються взад-вперед.
Автори нового пристрою назвали його оптомеханической кристалом. Досвід показав, що перший зразок такого матеріалу одночасно може укласти в пастку фотони з частотою 200 терагерц і фонони з частотою 2 гігагерца. При цьому обидва види хвиль завдяки властивостям кристала сильно взаємодіють між собою: механічні коливання в «шпалах» призводять до крихітним змін у геометрії «шляху», а вона, в свою чергу, потужно впливає на складну картину взаємодії пропускаються і розкритих кожної осередком світлових хвиль.
Здатність одночасно працювати зі світловими і звуковими хвилями автори кристала пропонують використовувати в ультрачутлива біологічних і хімічних сенсорах, що визначають чи не поодинокі молекули. Такі кристали можуть стати в нагоді ...
