Un cristal con una banda prohibida fotónica en 3D es una herramienta poderosa para controlar la luz, con aplicaciones para nuevos tipos de células solares, sensores y láseres en miniatura. Dentro de un cristal hecho por el hombre como este Está prohibido un rango de longitudes de onda de luz. Hasta ahora, la región de longitud de onda característica se determina utilizando modelos teóricos. Estos modelos idealizados tienen claras deficiencias. Investigadores de la Universidad de Twente (MESA +) han desarrollado un método totalmente experimental para determinar la banda prohibida, literalmente haciendo visible lo invisible. Presentan sus resultados en Óptica Express , la revista de la Optical Society of America.

Los cristales fotónicos abren nuevas y emocionantes formas de manipular la luz utilizando silicio. Este material en sí mismo no es adecuado para controlar la luz, ya que es transparente para los colores de luz utilizados en telecomunicaciones. Los cristales fotónicos tienen una estructura especial, prohibir el paso de una gama de longitudes de onda, agregando así control de la luz en silicio y abriendo la posibilidad de conectar electrónica y fotónica.

Crear estos cristales con la "firma" deseada es una cuestión de fabricación a nanoescala, dando lugar a un patrón de poros que es perfectamente periódico. Todavía, ¿Cual es el resultado? ¿Cómo coinciden el tamaño de los poros y el "rango prohibido"? La teoría y las simulaciones siempre comienzan con algunos supuestos. Simplemente es imposible incluir todos los trastornos de fabricación, por ejemplo.

Por lo tanto, los científicos de la Universidad de Twente eligen un enfoque que es completamente experimental, dando así una valiosa retroalimentación al proceso de diseño y fabricación. Para esto, fabricaron cristales fotónicos tridimensionales con una banda prohibida en el área de longitud de onda que se usa típicamente en telecomunicaciones, también llamadas estructuras de "pila de leña inversa". Al hacer brillar la luz de un ancho de banda amplio y sobre muchos ángulos de incidencia, los investigadores pueden medir la reflectividad, identificando el rango exacto que está prohibido. Hacen esto para dos polarizaciones de la luz de entrada, perpendiculares entre sí. Para ambas polarizaciones, el ancho de la banda prohibida fotónica debe ser el mismo, que es confirmado por las medidas. Los cristales de alta calidad deben mostrar más del 90 por ciento de reflectividad en la banda prohibida, como lo confirman los experimentos.

Usando la nueva técnica de sonda, los investigadores pueden evaluar rápidamente la calidad de un cristal fotónico, facilitando el ajuste del proceso de fabricación para aplicaciones nuevas y desafiantes en optoelectrónica y fotónica cuántica.