Реферат “Фотонные кристаллы”

Со времени публикации Луи де Бройлем гипотезы о волновых свойствах материальных частиц волновая механика вещества стала хорошо развитой областью естествознания и позволила дать согласованное описание свойств атомов, молекул, кристаллов, а также предсказать свойства новых искусственных объектов, например квантоворазмерных полупроводниковых структур.

На начальном этапе квантовая механика во многом “подпитывалась” представлениями, возникшими в классической волновой физике (например, дифракция и интерференция электромагнитных волн). В наше время наблюдается интересный обратный процесс: результаты квантовой механики, не связанные с квантовой статистикой, зарядовыми эффектами, спиновыми свойствами элементарных частиц, переносятся в оптику и электромагнетизм и создают основу для формирования новых разделов оптики и электродинамики “несплошных” сред и соответствующих направлений прикладных исследований и разработок.

Концепция фотонного кристалла возникла на основе аналогий свойств электромагнитных волн со свойствами электронов в периодических структурах с периодом порядка длины электромагнитной волны и длины волны де Бройля соответственно. Формирование и развитие этой концепции стало возможным благодаря переносу представлений квантовой теории твердого тела для одночастичного случая (одноэлектронное приближение) на случай электромагнитных волн. Поэтому изложение основных представлений о фотонных кристаллах целесообразно начать с краткого обзора общих закономерностей движения квантовой частицы в периодическом потенциале.