Control mediante la presión y la temperatura de las propiedades ópticas en cristales fotónicos

Abstract

Los cristales fotónicos son estructuras dieléctricas los cuales permiten el control de la propagación de la luz. En este trabajo presentamos los resultados teóricos referentes a las estructura de bandas fotónicas en cristales con patrones de periodicidad en una y dos dimensiones. Las propiedades ópticas de los cristales fotónicos se investigan solucionando las ecuaciones de Maxwell a través de métodos teóricos como matriz de transferencia, expansión en ondas planas y expansión en modos guiados. El mé\-todo de la matriz de transferencia es usado para el cálculo del espectro de transmitancia en cristales fotónicos unidimensionales, mientras que el método de expansión en ondas planas es formulado para el cálculo de la estructura de bandas fotónica en cristales fotónicos unidimensionales y bidimensionales. Al asumir la dependencia con la presión hidrostática y temperatura de la constante dieléctrica del material semiconductor constituyente del cristal; los resultados obtenidos revelan que la sintonización de la estructura de bandas es debido principalmente a la presión hidrostática en lugar de la temperatura. El método de expansión en modos guiados es usado para el cálculo de la estructura de bandas fotónica en un slab fotónico donde el confinamiento de la luz es en las tres direcciones espaciales. En particular, abordamos el problema de la determinación del factor de calidad en slabs fotónicos con cavidades L1 y L3, donde se muestra un decrecimiento del factor de calidad con el incremento en la presión hidrostática. (Texto tomado de la fuente)

Photonic crystals are dielectric structures that allow the control of light propagation. We present theoretical results concerning the photonic band structure in crystals with periodicity patterns in one and two dimensions. The optical properties of photonic crystals are investigated by solving Maxwell's equations through theoretical methods such as transfer matrix, plane-wave expansion, and guided-mode expansion. The transfer matrix method is used for the calculation of the transmittance spectrum in one-dimensional photonic crystals. In contrast, the plane-wave expansion method is formulated for the calculation of the photonic band structure in one- and two-dimensional photonic crystals. By assuming the dependence on hydrostatic pressure and temperature of the dielectric constant of the semiconductor material constituent of the crystal, the results obtained reveal that the tuning of the band structure is mainly due to hydrostatic pressure rather than temperature. The guided mode expansion method is used for the calculation of the photonic band structure in a photonic slab where the confinement of light is in all three spatial directions. In particular, we address the problem of determining the quality factor in photonic slabs with L1 and L3 cavities, where a decrease of the quality factor with increasing hydrostatic pressure is shown.