Productie fotonische kristallen met poriën voor bandgap telecom

Universiteit Twente heeft nu een volledig experimentele methode ontwikkeld om het verboden gebied, de ‘band gap’, te bepalen, door het niet-zichtbare zichtbaar te maken.

Trefwoorden: #bandbreedte, #bandgap, #elektronica, #fabricage, #fotonisch, #kristal, #licht, #lichtbreking, #opto-elektronica, #polarisatie, #poriën, #quantum photonics, #silicium, #structuur, #telecom, #telecommunicatie, #UTwente

Lees verder

research

( Foto: UTwente )

ENGINEERINGNET.BE - Fotonische kristallen hebben ongekende mogelijkheden om licht te manipuleren, gebruikmakend van silicium.

Dat materiaal zelf is minder geschikt om licht te beïnvloeden, omdat het transparant is voor licht in de ‘populaire’ kleuren die in de telecommunicatie worden gebruikt.

Een fotonisch kristal krijgt bij de fabricage een speciale inwendige structuur waardoor een bepaald gebied van kleuren licht er niet doorheen komt, de zogeheten bandgap. Dankzij deze mogelijkheid om licht te manipuleren, zijn de werelden van elektronica en fotonica bijvoorbeeld te koppelen.

Een kristal krijgt de juiste handtekening dankzij een patroon van poriën die perfect periodiek zijn en de breking van licht beïnvloeden. Toch weten we, als het kristal eenmaal is gefabriceerd, nog niet wat het precieze resultaat is.

UT-onderzoeker Manashee Adhikary en haar collega’s kiezen daarom voor de volledig experimentele benadering om het kristal te karakteriseren, om zo het ontwerp en de fabricage te optimaliseren.

Hiervoor hebben ze fotonische kristallen gefabriceerd die een poriënstructuur hebben die leidt tot een bandgap die in het telecomgebied valt. Dit zijn diepe poriën alsof het gestapelde holle boomstammen zijn.

Door licht op het kristal te schijnen, van een grote bandbreedte en veel invalshoeken, zien de onderzoekers het licht in het verboden gebied reflecteren. Zo is het verboden gebied exact vast te leggen.

Ze doen dit voor twee polarisatierichtingen van invallend licht, loodrecht op elkaar: deze richting zou niet mogen uitmaken voor de breedte van de gap, en de experimenten bevestigen dat. Een kristal van hoge kwaliteit zou meer dan 90% moeten reflecteren in de verboden band: de experimenten bevestigen ook dit.

De nieuwe ‘probe’ techniek maakt het mogelijk om de kwaliteit van een fotonisch kristal snel te testen, zodat de fabricagetechniek zo nodig is bij te stellen. De kristallen zijn dan nog beter op maat te maken voor nieuwe toepassingen in bijvoorbeeld opto-elektronica en quantum photonics.