الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۸۲
کد مقاله
ELC82
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
نام انگلیسی
Two-dimensional and 3D- multi-component photonic crystals: theory and experiment
تعداد صفحه به فارسی
۳۰
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۰
کلمات کلیدی به فارسی
بلورها / کریستال های فوتونیک چند جزئی، باند توقف فوتونیک، غوطه وری، راه گزینی انتخابی باند توقف، شاخص بالای میلر، اوپال ها
موسسه فنی – فیزیک، روسیه دانشگاه تویوهاشی، ژاپن انستیتو فنی جورجیا، ایالات متحده
مرجع به انگلیسی
Ioffe Physico–Technical Institute, St. Petersburg , Russia. Toyohashi University of Technology, Toyohashi, Japan. Georgia Institute of Technology, School of Materials Science, Atlanta, USA
کشور
روسیه, ژاپن, ایالت متحده
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی:
تئوری و آزمایش
چکیده
در این بررسی ما یک مطالعه تحلیلی در خصوص ساختار باند فوتونیک مرتبط با بلورهای چند جزئی فوتونیک دو بعدی و سه بعدی را گزارش می نماییم. این موضوع مشخص شده است که هر دو نوع این بلورها معرف یک رفتار تشدید شده شبه دوره ای (hkl) باندهای توقف فوتونیک به عنوان تابعی از بردار شبکه ای دو سویه می باشد، که خود فراهم آورنده راه گزینی باز و بسته (ON/OFF) انتخابی باندهای توقف (hkl) غیر تشدیدی می باشد. پیش بینی های ما با نتایج مطالعات متعارف عددی با استفاده از روش Korringa-Kohn-Rostocker فوتونیک مقایسه شده است. طیف انتقال / ارسال آزمایشی اوپال های سنتزی a-SiO2 نشان دهنده راه گزینی – بسته (OFF) باندهای توقف {۱۱۱} در گذردهی فیلر ۸۲/۱~ ، باندهای {۲۰۰} در ۶۳/۱~، باندهای {۲۲۰} در ۹۳/۱~، و باندهای {۳۱۱} در ۷۵/۱~ می باشد. قابلیت راه گزینی بسته برای باند توقف فوتونیک (۲۲۲)، که به واسطه پراکندگی مرتبه دوم از سطوح (۱۱۱) می باشد، در یک محدوده گسترده ای از مقادیر گذردهی فیلر وجود ندارد، که خود معرف یک رفتار تشدید شده می باشد. داده های آزمایشی معرف یک توافق ممتاز با پیش بینی های تئوریکی می باشند.
کلمات کلیدی: بلورها / کریستال های فوتونیک چند جزئی، باند توقف فوتونیک، غوطه وری، راه گزینی انتخابی باند توقف، شاخص بالای میلر، اوپال ها
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
۱- مقدمه
غالب فیزیکدانان تئوریکی و تجربی بلورها / کریستال های فوتونیک (PC) را به عنوان ساختارهایی تلقی می نمایند که از دو مواد متناوب همگن که دارای گذردهی های مختلفی هستند تشکیل شده اند. این موضوع مشخص شده است که کلیه باندهای فوتونیک آنها به هنگامی که گذردهی هر دوی مواد به صورت همزمان رخ دهد، یعنی به هنگامی که ثابت دی الکتریک صفر باشد، قطع می گردند. با این وجود، امروزه اطلاعات اندکی در خصوص بلورهای فوتونیک چند جزئی متناوب / پریودیک که متشکل از سه یا تعداد بیشتری از مواد همگن و ناهمگن هستند وجود دارد (شکل ۱).
یکی از ویژگی های مهم بلورهای فوتونیک (PCها) آن است که ساختار باند فوتونیک و ویژگی های اوپتیک آنها را می توان به طور کاملا دقیقی محاسبه نمود. توجه داشته باشید که غالب دیدگاه های موجود نیازمند استفاده از محاسبات عددی پیچیده می باشند، که خود سبب ممانعت از ارائه آنالیزهای تفصیلی و تفاسیر کامل در ارتباط با نتایج خواهد شد. بنابراین، امر توسعه متعاقب مدل تحلیلی اصلی می تواند مفید باشد، که خود فراهم آورنده روشی ساده و آسان جهت مشخص نمودن و بررسی شرایط راه گزینی باز یا بسته (ON/OFF) باندهای فوتونیک به عنوان یک تابع دی الکتریک و پارامترهای ساختاری بلورهای فوتونیک دو و چند جزئی می باشد. مدل تئوریکی مراجع ۳ و ۴ بر مبنای آنالیز شرایط جهت راه گزینی – بسته (قطع) پراکندگی نور براگ به وسیله خانواده های مستوی که دارای سه شاخص میلر (hkl) در ساختارهای سه بعدی و دو شاخص میلر (hk) در ساختارهای دو بعدی می باشد. شرط صفر شدگی / شرط فرار پراکندگی براگ به طور مستقیم در ارتباط با شرط راه گزینی – بسته (قطع) باندهای فوتونیک مطبوع در یک ثابت دی الکتریک ضعیف بین اجزای PC و در غیاب رژیم پراکندگی متعدد براگ می باشد. بررسی تئوریکی این مشکل که در مرجع های ۳ و ۴ ذکر شده اند معرف آن می باشند که قطع و وصل یا راه گزینی باز و بسته (ON/OFF) باندهای – توقف در بلورهای فوتونیک سه بعدی چند جزئی دارای ویژگی تشدید شده شبه دوره ای می باشد. در غیاب شرایط تشدید، یک باند – توقف (hkl) را می توان به صورت انتخابی از طریق تنظیم گذردهی اجزای ساختاری راه گزینی نمود، در حالی که در حالت تشدید، یک باند – توقف فوتونیک را نمی توان از طریق تغییر گذردهی قطع کرد. انتخاب مناسب ویژگی های ساختاری و دی الکتریک قابلیت ایجاد یک باند فوتونیک رزونانس را داشته که خود توانایی مشخص نمودن طول موج براگ، که بر مبنای آن یک بلور فوتونیک را نمی توان هرگز ترانسپارنت نمود، را خواهد داشت.
در اینجا ما به صورت تئوریکی باندهای فوتونیک در بلورهای فوتونیک دو بعدی چند جزئی و در بلورهای فوتونیک سه بعدی که شامل بیش از سه مواد همگن می باشند، و قبلا آن را مد نظر نداشته ایم، را مورد بررسی قرار می دهیم. آزمایشات ما بر روی اوپال های سنتزی انجام شد که به عنوان بلورهای فوتونیک سه بعدی دو جزئی مد نظر بوده اند که خود ساخته شده از کره های a-SiO2 فشرده همگن و یک فیلر همگن نظیر هوا یا یک سیال خاص می باشد. نقطه عطف بررسی خواص فوتونیک اوپال های سنتزی در مرجع ۳ مشخص شده است که نشان دهنده آن است که رویه قطع / راه گزینی بسته (OFF) باندهای (۱۱۱) و (۲۲۰) در گذردهی های فیلر مختلف (۸۲/۱ و ۹۳/۱) به ترتیب رخ می دهند، اما چنین موردی به صورت ناسازگار با مدل اوپال دو جزئی می باشد. به طور کلی، دو راهکار تجربی را می بایست حل نمود تا آنکه این اطمینان را حاصل کرد که یک بلور فوتونیک دلخواه دارای ساختار چند جزئی می باشد. در ابتدا، لازم است تا نسبت به مشخص نمودن تعداد ممکن از خانواده های باند فوتونیک {hkl} با استفاده از شرایط تجربی بهینه اقدام نمود: بهترین هندسه قابل بررسی و پولاریزاسیون نور تابشی / نور فرودی. دوم، لازم است تا نسبت به یافتن وابستگی غوطه وری هر خانواده باند {hkl} اقدام نمود، که معرف گوناگونی در طیف نوری با توجه به ثابت دی الکتریک اجزای بلور فوتونیک می باشد. این مورد یکی از راهکارهای مطالعه کنونی جهت انجام آزمایشاتی به منظور مشخص نمودن باندهای فوتونیک {۱۱۱}، {۲۰۰}، {۲۲۰}، ۳۱۱} و {۲۲۲} از طیف انتقال اوپال می باشد.
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
۲- سابقه تئوریکی
در پی مراجع ۳ و۴، به هنگامی که ضریب فرم پراکندگی S(G) به صفر می رسد، نسبت به آنالیز شرایط راه گزینی – بسته پراکندگی براگ از طریق خانواده های مستوی این بلور اقدام می نماییم. این ضریب فرم قابلیت تعریف چگالی پراکندگی به عنوان تابع بردار شبکه دو سویه G را خواهد داشت. ما این مورد را تحت شرایط خاص که رابطه S (G) = 0 مساوی با راه گزینی – بسته باند فوتونیک مطبوع است را مشخص می سازیم. ضریب شکل پراکندگی به شرح ذیل تشریح می شود:
…
۱-۲٫ بلورهای فوتونیک دو بعدی چند جزئی
یک بلور فوتونیک دو بعدی چند جزئی متشکل از استوانه های نامتناهی با شعاع همراه با وابستگی شعاعی گذردهی، ، را در نظر بگیرید. اجازه دهید تا این استوانه ها یک شبکه مربع دو بعدی را تشکیل دهند. فضای بین این استوانه ها به وسیله ماده ای پر می شود که دارای گذردهی است. برای یک بلور فوتونیک دو بعدی، گذردهی معکوس در معادله ۱ مشخص شده است که به شرح ذیل می باشد:
…
۲-۲٫ بلورهای فوتونیک سه بعدی چند جزئی
یک بلور فوتونیک سه بعدی چند جزئی همراه با یک شبکه مکعبی مراکز وجه پر متشکل از هسته های کروی شکل همگن احاطه شده به وسیله چندین پوشش متجانس متعدد را در نظر بگیرید. تعداد این پوشش ها به وسیله بالا نویس k مشخص خواهند شد. فیلر نیز همچنین به صورت همگن با مقدار گذردهی می باشد. گذردهی معکوس این ساختار به شرح ذیل تعریف می گردد:
…
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
۳- توصیفات نمونه
اوپال های سنتزی به عنوان مثال کلاسیک بلور های فوتونیک به شمار می آیند که تا زمان اخیر بر حسب مدل دو جزئی تشریح شده اند. شکل ۳ نشان دهنده میکروگراف های الکترونی اوپال های سنتزی می باشد که با توجه به بزرگ نمایی های مختلف گرفته شده است، که خود معرف یک سلسله مراتب خاص اجزای ساختاری آنها است. در شکل ۳ (الف) می توان این موضوع را مشاهده نمود که کوچکترین جزء تشکیل دهنده – نانو ذرات a-SiO2 دارای اندازه ۱۰ الی ۳۰ نانو متر وجود دارند. این نانو ذرات تشکیل دهنده سطح ساختاری بعدی اوپال ها هستند همان گونه که در شکل ۳ (ب) نشان داده شده است – میکروگراف های a-SiO2 که به صورت شبه کروی هستند و با یک مرتبه بزرگی بیشتر (چندین صد نانو متر) مشخص شده اند. این ذرات ریز در اوپال های دارای کیفیت بالا از نوعی پاشیدگی اندازه کوچک برخوردار بوده و از نقطه نظر دیداری بدون استفاده از میکروسکوپ از یک نظم متناسب و فشردگی نزدیک به هم همراه با لایه های شش گوش برخوردار می باشند (شکل ۳ (c))، که قابل قیاس با لایه های (۱۱۱) در یک شبکه مکعبی مراکز وجوه پر خواهند بود. این لایه ها بر روی آنچه اصطلاحا مسیر رشد خوانده می شود قرار گرفته تا آنکه قابلیت شکل دهی یک شبکه مکعبی مراکز وجوه پر را داشته باشند (شکل ۳(d)).
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
ما در بالا مشخص نمودیم که دو مشکل جهت حل مسایل مربوط به توصیف بلورهای فوتونیک چند جزئی وجود دارند. یکی از آنها مشخص نمودن بزرگترین تعداد محتمل خانواده های باند فوتونی {hkl} می باشد (به طور مثال از افت های مشخصه در طیف انتقال) و مشکل دیگر یافتن وابستگی غوطه وری هر خانواده می باشد. جهت یافتن یک تفسیر بدون ابهام افت های مشاهده شده در طیف انتقال، ما اقدام به محاسبه طول موج براگ نور پراکندگییده با استفاده از سطوح مختلف (hkl) شبکه مکعبی مراکز وجوه پر در یک دیدگاه پراکندگی ساده براگ می نماییم.
…
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
راه کار تجربی اصلی این تحقیق یافتن وابستگی های غوطه وری خانواده های توقف- باند {۱۱۱}، {۲۰۰}، {۲۲۰}، {۳۱۱}، {۲۲۲} از گوناگونی در طیف ارسال به عنوان تابع گذردهی یک فیلر همگن سیال ، می باشد. مقدار از ۷۸/۱ (آب مقطر) تا ۰۵/۲ ( پروپیلین گلیکول) متغیر می کند. این سیال به عنوان فیلر اپال و محیط نمونه عمل می نماید.
شکل ۴ (e-j)4 نشان دهنده نتایج مطالعه طیف بینی غوطه وری می باشد. تغییرات در گذردهی فیلر سبب بروز تغییراتی در شدت و عرض پهنای خط افت های انتقال و تغییر نسبتا اندک موقعیت های طیفی بر مبنای معادله ۱۳ می شود. به طور آشکار، خانواده های باند – توقف {hkl} رفتار کاملا متمایزی را با تغییر گذردهی فیلر از خود نشان میدهند. نتایج آنالیز طیفی در شکل ۵ ارائه شده است. راه گزینی – بسته باند های فوتونیک {۱۱۱} در و مورد متعلق به باند های {۲۲۰} در ملاحظه شد. خانواده های باند دیگر هیچ گونه راه گزینی- بسته در محدوده را نشان ندادند. با این وجود، ما دو مقدار بیشتر از طریق برون یابی خطی وابستگی های جذر نرمال شده را مشخص نمودیم. باند های {۲۰۰} به صورت راه گزینی بسته در می باشند و باند های {۳۱۱} این وضعیت را در نشان میدهند. با این وجود ، می توان از شکل ۵ به این نتیجه رسید که شدت باند (۲۲۲) به میزان قابل توجه ای با تغییر نمیکند، که به معنای آن خواهد بود که باند های {۲۲۲} به صورت تشدید شده باقی می مانند.
…
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
۶- تاثیر شبه بروستر در بلور های فوتونیک دارای کنتراست کم
آنالیز ویژگی های قطبش / پولاریزاسیون باند های فوتونیک در اپال های دارای کنتراست اندک نشان دهنده آن است که هر مجموعه سطوح بلور (hkl) می بایست در ارتباط با اجزای نور قطبیده خطی p- و s- (اجزای p- و s-) باشند. داده های موجود در زمینه انتقال نور و پراکندگی آن در اپالها مشخص کننده یک مشابهت خاص بین بازداری قابل مشاهده باند های فوتونیک در p- پولاریزاسیون در یک محدوده محدود زوایای پویشی و تاثیر کلاسیک در رسانه همگن می باشد که مشخص کننده زاویه بروستر می باشد، که در آن گذردهی این ساختار ( در این مورد، سیستم اپال – فیلر) و گذردهی پیرامونی ( در این مورد، فیلر) میباشد. این موضوع مشخص شده است که جزء p- بازتاب داده شده پرتوی تابش در ناپدید می شود. این موضوع در مرجع ۱۴ مشخص شده است که تفاوت بین این دو تاثیر آن است که موج بازتاب داده شده به طور ناگهانی به وسیله در تاثیر بروستر کلاسیک و به هنگامی که زاویه تابش به طور پیوسته به سمت حرکت مینماید، تغییر خواهد نمود. هیچ چیزی به جز این مورد در ساختار های فوتونیک در مجاورت زاویه بحرانی رخ نخواهد داد که می توان آن را به طور متعاقب تحت عنوان زاویه شبه – بروستر نامید.
…
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
۷- . نتیجه گیری
ما قابلیت های یک روش تحلیلی در بررسی راه گزینی باز/ بسته در بلور های فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی را مورد بررسی قرار دادیم. تاثیرات راه گزینی به تفصیل برای بلور های ساخته شده از سه یا چند مواد همگن مشخص شده اند. نتایج تئوریکی برای این کلاس بلور های فوتونیک کاملا آشکار بوده و اجازه انجام یک آنالیز کامل باز/ بسته به عنوان تابع هر نوع ساختار یا پارامتر دی الکتریک را خواهد داد. روش عرضه شده ما در این مقاله، دربردارنده دیدگاه های نوینی جهت عرضه بلورهای فوتونیک می باشد و از اینرو به عنوان روش های موثری جهت کنترل شعاع های نور انتشار یافته در طول موج های مختلف مد نظر خواهد بود.
بخش تجربی این تحقیق در ارتباط با رویه سلسله مراتبی اجزای ساختاری اپال های سنتزی و خواص فونوتیکی آنها می باشد که به وسیله این اجزا مشخص شده اند. آنالیز انتقال نوری و وابستگی های غوطه وری آنها به صورت غیر مبهمی معرف آن است که اپال ها متعلق به کلاس بلور های فوتونی چند جزئی می باشند. داده های تجربی در توافق کامل با محاسبات انجام شده هستند.
بلورهای فوتونیک چند جزئی دو بعدی و سه بعدی: تئوری و آزمایش
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
