Проекты

Фотонная структура для управления электромагнитным излучением

Работа победителя открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная физика» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Оптика, Лазерные технологии, Нанофотоника, Метаматериалы
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2127
Предметы: Физика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Созданные кристаллы просты по структуре (состоят из пеноплекса и стеклянных шариков) и дают возможность изучить свойства фотонных кристаллов без использования трудоёмких методик изготовления, а также обеспечивают наглядную демонстрацию свойств и результатов исследования.

Цель

Создание фотонного кристалла без использования методик нанолитографии и специального прецизионного оборудования, а также изучение свойств полученного образца в условиях лаборатории НИТУ «МИСиС».

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Безэховая камера

  • Векторный анализатор цепей

  • Рупорные антенны

Описание

Этапы исследования:

  • теоретическое моделирование кристалла (подбор материалов, расчёт геометрических параметров, планирование эксперимента);

  • практическая реализация конструкции (изготовление опытных образцов кристаллов, формирование кристаллов);

  • этап эксперимента (измерение параметров прохождения подобных структур).

Используя пеноплекс и шарики из стекла, автор создал модель фотонного кристалла, с которой далее проводились эксперименты в лаборатории. Образцы слоёв фотонного кристалла помещались в безэховую камеру для последующего облучения электромагнитными волнами с помощью антенн (данные действия производил автор вместе с научным руководителем). Далее были получены графики, доказывающие, что данная структура и есть фотонный кристалл. На графиках также была обнаружена новая интересная зависимость, которую можно будет использовать для создания составных частей реальных приборов. После эксперимента были сделаны выводы, доказывающие, что цель работы была достигнута.

Результаты работы / выводы

Удалось создать фотонный кристалл из простых материалов и исследовать его свойства в условиях лаборатории. Также была открыта зависимость между коэффициентом прохождения и коэффициентом преломления.

Перспективы использования результатов работы

В дальнейшем данную модель можно использовать для более детального изучения свойств фотонных кристаллов (например, измерить внутренние поля в оптическом диапазоне или создать усилитель). Кроме того, открытая зависимость между коэффициентом прохождения и коэффициентом преломления позволит использовать эту особенность для создания составных частей реальных устройств, например микроволновых антенн или приборов оптической передачи информации.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИТУ «МИСиС»

Награды / достижения

1. 74-е Дни науки НИТУ «МИСиС» – победитель.

2. 75-е Дни науки НИТУ «МИСиС» – призёр.

3. Корпоративный конкурса «Сила света» – победитель.