Um cristal com um gap fotônico 3-D é uma ferramenta poderosa para controlar a luz, com aplicações para novos tipos de células solares, sensores e lasers em miniatura. Dentro de um cristal feito pelo homem como este, uma gama de comprimentos de onda de luz é proibida. Até agora, a região de comprimento de onda característica é determinada usando modelos teóricos. Esses modelos idealizados têm deficiências claras. Pesquisadores da Universidade de Twente (MESA +) desenvolveram agora um método totalmente experimental para determinar o gap, literalmente tornando o invisível visível. Eles apresentam seus resultados em Optics Express , o jornal da Optical Society of America.

Os cristais fotônicos abrem novas maneiras empolgantes de manipular a luz usando silício. Este material em si não é adequado para controlar a luz, pois é transparente para as cores de luz utilizadas nas telecomunicações. Os cristais fotônicos têm uma estrutura especial, proibindo uma gama de comprimentos de onda de passar, adicionando assim controle de luz em silício e abrindo a possibilidade de conectar eletrônicos e fotônicos.

Criar esses cristais com a "assinatura" desejada é uma questão de fabricação em nanoescala, levando a um padrão de poros perfeitamente periódico. Ainda, qual é o resultado? Como o tamanho dos poros e a "faixa proibida" combinam? A teoria e as simulações sempre começam com algumas suposições. É simplesmente impossível incluir todos os distúrbios de fabricação, por exemplo.

Cientistas da Universidade de Twente, portanto, escolhem uma abordagem que é totalmente experimental, dando assim um feedback valioso para o processo de design e fabricação. Por esta, eles fabricaram cristais fotônicos 3-D com uma lacuna de banda na área de comprimento de onda normalmente usada em telecomunicações, também chamadas de estruturas de "pilha de madeira inversa". Ao brilhar a luz de uma ampla largura de banda e sobre vários ângulos de incidência, os pesquisadores podem medir a refletividade, identificando a faixa exata que é proibida. Eles fazem isso para duas polarizações da luz de entrada, perpendiculares entre si. Para ambas as polarizações, a largura da lacuna de banda fotônica deve ser a mesma, o que é confirmado pelas medições. Cristais de alta qualidade devem mostrar mais de 90 por cento de refletividade na banda proibida, conforme confirmado pelos experimentos.

Usando a nova técnica de sondagem, os pesquisadores podem avaliar rapidamente a qualidade de um cristal fotônico, tornando mais fácil ajustar o processo de fabricação para novas e desafiadoras aplicações em optoeletrônica e fotônica quântica.