フォトニック結晶とは？
ふぉとにっくけっしょう
フォトニック結晶とは、屈折率が周期的に変化する構造を持ち、特定の波長の光だけを通したり反射したりできる人工的な光学材料です。
フォトニック結晶（photonic crystal）とは、誘電率（屈折率）が周期的に変化する構造を持つ材料で、電子に対する半導体の「バンドギャップ」と同様に、光に対して「フォトニックバンドギャップ」を生み出す素材です。この特性により、特定の波長（色）の光を選択的に遮断したり、制御したりすることができます。
構造の周期が光の波長と同程度であることが重要で、可視光を制御するには数百ナノメートルオーダーの精密な加工が必要です。自然界でも、モルフォチョウの翅やオパールの美しい発色がフォトニック結晶構造に由来することで知られています。
フォトニック結晶は次元によって分類されます。
- 1次元：層状の多層膜（誘電体ミラーなど）
- 2次元：円柱や穴が2次元的に配列した構造
- 3次元：格子状に配列した球体などが作る立体構造
応用分野は幅広く、高効率LEDや半導体レーザーの反射鏡、光ファイバー通信のフィルター、センサー、将来の光コンピュータの基盤技術として研究が進んでいます。光を自在に操る「光回路」の実現を目指す光エレクトロニクスの中核材料の一つです。
使い方・例文
「スマートフォンのカメラに搭載された光学フィルターや、高輝度LEDにはフォトニック結晶の技術が活用されている」と、光学・電子工学の解説でよく引用されます。
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