Ученые впервые смогли «заглянуть» вовнутрь фотонных кристаллов

Инновационная методика голландских ученых, описанная в недавнем номере Optics Express, дает возможность измерения распределения интенсивности света внутри фотонных кристаллов, способствуя разработке новых приложений для них.

До сих пор единственным способом оптического зондирования таких кристаллов была сканирующая микроскопия ближнего поля, которая позволяла получать данные о распределении электромагнитного поля лишь на поверхности.

В своих экспериментах, ученые института MESA+ при университете Твенте (Нидерланды), размещали фотонный кристалл между двумя алюминиевыми зеркалами, создавая оптический резонатор. Затем, они вводили в фотонный кристалл 2-миллиметровый шарик, подвешенный на нейлоновой нитке. Этот шарик исполнял роль дефекта периодической структуры и рассеивал электромагнитные волны, вызывая смещение резонансной частоты кристалла. Этот сдвиг был пропорционален интенсивности света в точке расположения шарика.

Таким образом, передвигая сферический зонд в разные точки и измеряя изменение резонансной частоты, исследователи смогли построить полную карту распределения интенсивности электромагнитного поля внутри кристалла.

В статье также описывается, как, используя шарики разного состава, формы и ориентации можно избирательно измерять каждый из шести компонентов поля фотонного кристалла. В дальнейшем, ученые собираются усовершенствовать экспериментальную установку, разместив шарик вместо нейлоновой нити на углеродной нанотрубке. Положение нанотрубки может с высокой точностью контролироваться атомно-силовым микроскопом, что позволит значительно улучшить пространственное разрешение измерений.