Nanocristales optomecánicos que acoplan modos fotónicos y fonónicos

Dibujo20091021_photonic_crystal_estructure_simulation_of_photonic_modes_top_and_phononic_modes_bottom

Dibujo20091021_silicon_nanobeam_on_electron_microscopeLos cristales fotónicos son materiales microestructurados en los que la luz se comporta como los electrones en un semiconductor, produciendo una estructura de bandas que incluye bandas prohibidas o bandgaps. Los cristales fotónicos permiten detectar, generar y controlar vibraciones mecánicas (fonones) con lo que podemos hablar de cristales fonónicos. La estructura mostrada en la figura (a, arriba) consiste en una serie de pequeños escalones de una escalera, nanovigas de silicio, o lo que es lo mismo, una microviga con una serie de nanoagujeros de forma rectangular. La nanoviga optomecánica experimental ha sido fabricada con silicio aparece en la figura de la izquierda y tiene una anchura de 200 nm (nanómetros). El patrón de agujeros ha sido fabricado utilizando litografía con haces de electrones. Un análisis de elementos finitos de esta estructura permite determinar sus modos ópticos (figura b, arriba), como cristal fotónico, y sus modos mecánicos de vibración (figura c, arriba), como cristal fonónico.  Ambos tipos de ondas, ópticas y mecánicas, se acoplan fuertemente en esta estructura, como han demostrado Eichenfield et al. tanto numérica como experimentalmente. En su estructura han acoplado fotones de 200 THz (terahercios) con fonones de 2 GHz (gigahercios). Este tipo de dispositivos abre gran número de posibilidades para el análisis de sistemas electromecánicos utilizando tecnologías ópticas fotónicas. El artículo técnico es Matt Eichenfield, Jasper Chan, Ryan M. Camacho, Kerry J. Vahala, Oskar Painter, «Optomechanical crystalsNature advance online publication 18 October 2009.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 22 octubre, 2009
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