Photonischer Kristall

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Photonische Kristalle sind periodische optische Nanostrukturen, die die Bewegung von Photonen beeinflussen können.^[1] Photonische Kristalle sind in prinzipiell transparenten Festkörpern vorkommende oder geschaffene periodische Strukturen des Brechungsindex, die u. a. durch Beugung und Interferenz die Bewegung von Photonen (in der Regel sichtbares Licht oder Infrarot) beeinflussen. Photonische Kristalle sind nicht zwingend kristallin – ihr Name rührt von analogen Beugungs- und Reflexionseffekten von Röntgenstrahlung in Kristallen aufgrund ihrer Gitterkonstanten her.

Diese Strukturen können entweder in regelmäßigen Abständen eine Änderung der Brechungsrate oder eine periodische Anordnung von Luftlöchern in einem Feststoffmedium aufweisen. Aufgrund dieser periodischen Anordnung weisen sie eine photonische Bandlücke auf, in der Licht bestimmter Frequenzen nicht propagieren kann.^[1]

Die Strukturabmessungen sind gleich oder größer eines Viertels der zugehörigen Wellenlänge der Photonen, sie liegen also im Bereich von Bruchteilen eines Mikrometers bis mehrere Mikrometer.

Photonische Kristalle lassen sich von Interferenzschichten und Beugungsgittern dadurch abgrenzen, dass sie

• drei- oder auch eindimensional sein können,
• unter Umständen steuerbar sein können.

Photonische Kristalle kommen auch in der Natur vor. So entstehen zum Beispiel die schillernden Farben auf Schmetterlingsflügeln durch periodische Strukturen, wie sie auch bei photonischen Kristallen Verwendung finden.

1. ↑ ^{a b} Wie funktioniert ein photonischer Kristall? In: Elektrizität und Magnetismus. Abgerufen am 19. Juni 2024.