Введение 3
Глава 1. Фотонные кристаллы 5
1.1 Классификация фотонных кристаллов 5
1.2 Синтез фотонных кристаллов 8
Глава 2. Собственные моды фотонных кристаллов 13
Глава 3. Влияние среды фотонного кристалла на массу покоя электрона .... 25
Глава 4. Практическая часть 29
Результаты и выводы 32
Список используемой литературы 33
Приложение
Фотонные кристаллы (ФК) - искусственные твердотельные материалы, структура которых характеризуется периодическим изменением показателя преломления на масштабах оптических длин волн. ФК обладают большим потенциалом практического применения [1-4]. В основном, эти приложения базируются на эффекте фотонной запрещенной зоны. Однако запрещенная зона не единственный эффект, который следует из периодичности изменения показателя преломления. Развитие нанотехнологий дало возможность создавать структуры в нанометровом диапазоне, и это позволило выйти за рамки привычной физики, которая до этого ограничивалась лишь объемными материалами, а также поспособствовало стремительному развитию фундаментальной науки. Так, в работе [5] показано, что из-за существенной модификации электромагнитного поля в среде ФК, должен наблюдаться новый квантово-электродинамический эффект, который заключается в том, что масса покоя электрона, помещенного в среду фотонного кристалла, изменяется. Это существенно влияет на сдвиг энергетических уровней изолированного атома в ФК.
На основе этого эффекта могут быть разработаны источники света с линейчатым спектром нового типа. При изменении параметров фотонного кристалла, любая спектральная линия таких источников может быть сдвинута в широком диапазоне. Изменение массы покоя электрона в среде ФК также приводит к изменению магнитных свойств атома. Однако для исследований в этом направлении необходимо изучить зависимость данного эффекта от характеристик ФК, в который помещен атом. В частности, необходимо знать, как поправка к массе электрона в среде ФК зависит от оптического контраста фотонного кристалла. Поэтому целью данной работы является исследование зависимости поправки к массе электрона от параметров трехмерного ФК. Для этого необходимо решить следующие задачи:
1. Вычисление поправки к массе электрона, помещенного в среду фотонного кристалла;
2. Определение сдвига 1S-состояния атома водорода, вызванного данной поправкой;
3. Исследование зависимости этого сдвига от параметров, характеризующих трехмерный фотонный кристалл.
1. Вычислена поправка к массе электрона, помещенного в среду фотонного кристалла;
2. Определен сдвиг IS-состояния атома водорода, вызванного данной поправкой;
3. Исследована зависимость этого сдвига от параметров, характеризующих трехмерный фотонный кристалл;
4. Полученные зависимости могут быть использованы в качестве рекомендаций при экспериментальной проверке данного эффекта. В частности, наиболее сильным эффект будет при использовании ФК, состоящего из оптически плотного материала, однако наличие запрещенной зоны и ее свойства крайне слабо влияют на сдвиги энергетических уровней.
