Bonjour à tous,
Je dois faire un exposé de physique quantique dont le sujet est "Photonic bandgap". Je trouve que c'est assez vague ...De plus, je ne sais pas vraiment comment traduire ce terme : s'agit-il de l'émission d'un photon lors d'un changement de niveau d'énergie d'un électron ?
Merci d'avance de votre aide !
Arnaud
Salut. C'est quoi ton niveau ?
le "Photonic Band Gap" c'est une propriété de ce qu'en francais on appelle les "cristaux photoniques".
En fait t'imagine une structure (1D, 2D ou 3D) dont l'indice optique varie périodiquement. Si on s'interesse à ce que deviennent les équations de Maxwell dans ce milieu on se rend compte qu'elles prennent une forme analogue à celle de schrodinger pour un électron dans un solide cristallin, c'est à dire qu'il apparaît des "bandes" d'énergie pour lesquelles la lumiere ne peut pas se propager, de la même façon que dans les solides cristallins il apparaît des bandes d'énergie pour lesquelles les électrons ne peuvent pas se déplacer.
Entre 2 bandes de "conduction" de la lumière il y a donc un vide (un "gap") qui correspond aux énergies pour lesquelles les photons ne peuvent pas se propager.
En résumé c'est purement de l'optique (équations de Maxwell) mais il y a une analogie avec les bandes de conduction (d'électricité) dans les solides cristallins.
c'est l'équivalent d'un semi-conducteur mais ou l'électron est remplacé par la lumière.
En gros (semi)conducteur est caractérisé par une potentiel électrique périodique, ca te génère ainsi une structure de bandes quand tu résouds l'équation de schrodinger pour un électron se baladant dans ce potentiel. Ensuite en fonction du nombre d'électron dont tu disposes dans ton solide, tu remplis plus ou moins completement les bandes d'états, et tu obtiens soit un conducteur (derniere pas complete) ou un semi-conducteur (derniere bande complete avec un gap faible avec la suivante qui est vide) ou un isolant (dernière bande pleine mais le gap est tres grand).
Imagine maintenant que tu peux construire un matériaux (en couches en général) ou l'indice de réfraction (la constante diélectrique plutot qui vaut racine de n) a une variation périodique. En résolvant les équations de Maxwell dans un tel milieu, tu vas voir apparaitre des bandes (en longueurs d'ondes) permises et d'autres interdites. La différence avec le semi-conducteur c'est que tu ne remplis pas les bandes avec des photons, il n'y a pas de photons dans un diélectrique. En revanche tu as obtenu un matériau dans lequel tu peux sélectionner les bandes de fréquences qui pourront se propager.
Pour mieux illuster le truc y a de jolies videos sur cette page:
http://ab-initio.mit.edu/photons/ch-drop.html
sur chacune des videos on voit un réseau de colonnes (vues du dessus) avec un certain indice optique, séparées par de l'air, d'indice différent.
Tu vois que la lumiere reste confinée dans les 2 lignes où il n'y a pas de colonnes.
C'est parce que la lumière envoyée dans ce réseau ne peut pas se propager dans ce cristal, car elle a une longueur d'onde qui se trouve dans une bande interdite du cristal (dans un espace abstrait). Par contre elle peut se propager sur les lignes vides, qui correspondant à des défauts du cristal (absence de colonne).
D'ailleurs il y a aussi un défaut vers le milieu du réseau (une colonne en plus ou en moins ) qui lui permet de se propager de la ligne du haut à celle du bas.
voir aussi http://ab-initio.mit.edu/photons/index.html (en anglais)
