Pérdidas por disipación: optimizando la reflectividad de cristales fotónicos

JUAN LAURNAGARAY; MARTINEZ RICCI, MARIA LUZ; ANIBAL VARELA; ORTIZ, GUILLERMO; MISSONI, LEANDRO

Congreso; Reunion Anual de Fisica; 2020

AFA

Los cristales fotónicos (CFs) son dispositivos ópticos de alto interés por sus potenciales aplicacionestecnológicas, en particular los CFs unidimensionales son de mucho interés debido a que conservan la potencialidadde los CFs más complejos pero las técnicas de requeridas para su síntesis son típicamente son más sencillas y debajo costo. Un desafío de estos sistemas es tener un buen control de los parámetros de síntesis para poder diseñarestructuras on demand para lo cual es muy importante comprender el rol de todos los parámetros de los materialesinvolucrados en la respuesta óptica.En este trabajo se sintetizan CFs unidimensionales de óxido de aluminio anodizado en los cuales a partir deun substrato de aluminio comercial se obtiene una estructura estratificada de alúmina porosa anodizada en unproceso de bajo costo, bajo tiempo de producción y muy buena reproducibilidad. Mediante el control de parámetroscomo la corriente y el tiempo de síntesis, esta técnica permite obtener CFs de buena reflectividad, con muy altaselectividad cromática y sintonizables en todo el rango óptico, pero típicamente presentan un muy bajo contraste.La alúmina es muy utilizada en sistemas ópticos por su muy baja disipación en el rango óptico. Sinembargo, las trazas de impurezas remanentes provenientes del sustrato comercial nos permiten incluir pérdidas pordisipación propias del material involucrado. Mediante distintos estudios numéricos y experimentales logramosobtener el grado de pérdidas de este material, lo que nos permitió utilizar esta propiedad para enfocarnos en eldiseño de sistemas con mayor contraste. Finalmente, mediante la combinación CFs simples con capas gruesas dealúmina porosa anodizada, obtuvimos un importante aumento del contraste en la reflectividad manteniendoinalteradas las demás propiedades ópticas. Para dicho diseño no sólo se puso a punto la técnica experimental sinoque se la combinó con un modelado numérico de la reflectividad y el campo electromagnético a lo largo de todo elsistema, basado en el formalismo de la matriz de transferencia y en el cual se involucraron todos los parámetrospropios de la técnica experimental (tales como espesores, porosidades y fluctuaciones inherentes al proceso defabricación del CF).Los resultados obtenidos dan lugar no sólo a una importante mejora de los CFs obtenidos sino que danlugar a la posibilidad de un diseño racional de CFs acoplados en el cual es posible definir el aporte de cada CF paraobtener la respuesta óptica deseada