Ученые из Института физики микроструктур РАН разработали новый метод экспериментального изучения фотонных кристаллов с помощью люминесцентных измерений с угловым разрешением

Ученые из Института физики микроструктур РАН разработали новый метод экспериментального изучения фотонных кристаллов с помощью люминесцентных измерений с угловым разрешением. Такой подход делает эксперименты проще, дешевле и позволяет регистрировать слабые световые сигналы, недоступные другим методам. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда: https://rscf.ru/project/25-22-00386/

Фотонных компьютеров пока не существует, но идея использовать фотоны для передачи информации обещает многократное ускорение вычислений. Для таких систем нужны эффективные источники излучения. Кремний, лежащий в основе современных микросхем, сам по себе почти не светится, поэтому на его поверхности выращивают наноостровки германия и формируют фотонный кристалл, который усиливает их свечение. Однако изучать излучение таких структур сложно: фотонный кристалл светит во все стороны, а стандартные камеры фиксируют лишь ограниченный диапазон углов. Без сложного оборудования невозможно было получить полную диаграмму направленности излучения и выявить эффекты, определяющие, как управлять свойствами наноостровков германия.

Авторы использовали спектрометр, дополнив схему измерений диафрагмой, установленной в центр параллельного пучка света, формируемого объективом. Смещая диафрагму, исследователи получили возможность измерять излучение под различными углами, а не только вертикально вверх.

Такой подход позволил выявить интересные эффекты и уникальные состояния излучения, проявляющиеся под углами, отличными от нормали к поверхности кристалла. Эти результаты открывают новые возможности управления оптическими свойствами фотонных структур и могут стать основой для развития сенсорных систем и фотонных вычислительных схем.

Сегодня при создании фотонных схем около 35% их стоимости приходится на тестирование и отладку — этап, необходимый для проверки качества изготовленных структур. В таких испытаниях фотонные кристаллы можно использовать как тестовые источники излучения, выращенные прямо на одной подложке со схемой. Это позволит заранее оценить ее работоспособность, прежде чем подключать рабочий лазер, и тем самым повысить надежность и снизить затраты на производство.

«В дальнейшем мы планируем исследовать поляризацию света, излучаемого фотонными кристаллами. Мы хотим узнать, как именно в фотонных кристаллах формируется поляризованное излучение и как можно это свойство использовать на практике. В перспективе это может быть полезно для дополнительного кодирования информации поляризацией. В целом наша дальнейшая работа будет направлена на изучение того, как еще можно управлять излучением фотонных кристаллов. Мы будем использовать накопленный опыт и поймем, как подобрать параметры фотонного кристалла так, чтобы создать ровно тот источник излучения, который нужен для прикладных задач, например, для сенсорики или для передачи информации», — рассказывает исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Артем Перетокин, аспирант Института физики микроструктур РАН

Результаты опубликованы в журнале Journal of Applied Physics

Источник: www.rscf.ru

Комментарии: