Введение
Микрофотоника – это область техники, занимающаяся управлением светом в микроскопическом масштабе и применяемая в оптических сетях. В частности, она относится к направлению техники, которое включает в себя интегральные устройства и системы на уровне пластин, излучающие, передающие, детектирующие и обрабатывающие свет, а также другие формы электромагнитного излучения, с фотоном в качестве квантовой единицы. Микрофотоника использует как минимум два различных материала с большой разницей в показателях преломления для фокусировки света до малых размеров. В общем случае, практически вся микрофотоника основана на отражении Френеля для направления света. Если фотоны преимущественно находятся в материале с более высоким показателем преломления, то удержание происходит за счет полного внутреннего отражения. Если удержание обусловлено множественными распределенными отражениями Френеля, то такое устройство называется фотонным кристаллом. В микрофотонике используются различные типы геометрий, включая оптические волноводы, оптические микрорезонаторы и решетки волноводов Брэгга.
Фотонические кристаллы
Фотонные кристаллы – это непроводящие материалы, которые почти идеально отражают различные длины волн света. Такой кристалл можно назвать идеальным зеркалом. Другие устройства, используемые в микрофотонике, включают микрозеркала и волноводы в виде фотонных проволок. Эти инструменты используются для "формирования потока света" – известная фраза, описывающая цель микрофотоники. Кристаллы служат структурами, позволяющими управлять, локализовать и контролировать свет в одном, двух или трех пространственных измерениях.
Микродиски, микротороиды и микросферы
Оптический микродиск, оптический микроторид или оптическая микросфера используют внутреннее отражение в круговой геометрии для удержания фотонов. Этот тип круговой симметричного оптического резонанса называется модой шепчущей галереи, поскольку лорд Рэлей ввёл этот термин.
Применение
Микрофотоника имеет биологические применения, и это можно продемонстрировать на примере "биофотонных чипов", которые разрабатываются для повышения эффективности с точки зрения "фотонного выхода" или собранного люминесцентного сигнала, излучаемого флуоресцентными маркерами, используемыми в биологических чипах. В настоящее время технология микрофотоники также разрабатывается для замены электронных устройств и биосовместимых внутриклеточных устройств. Например, давняя цель – создание полностью оптического маршрутизатора – позволит устранить электронные узкие места и увеличить скорость работы сети. Разрабатываются идеальные зеркала для использования в волоконно-оптических кабелях.