Квазикристаллические структуры

Квазикристаллические фотонные структуры занимают промежуточное положение между периодическими фотонными кристаллами и полностью неупорядоченными системами, позволяя формировать запрещённые зоны и узкополосное селективное рассеяние при существенно меньшем контрасте показателей преломления. В основе подхода лежит инверсный дизайн в обратном пространстве: желаемое распределение диэлектрической проницаемости задаётся через фурье-компоненты, расположенные вдоль дуг на сфере Эвальда, что обеспечивает частотно-угловую избирательность рассеяния падающей волны. Такой метод позволил спроектировать структуры с малым диэлектрическим контрастом, в которых достигается эффективное поглощение электромагнитной энергии в узком диапазоне частот и углов падения. 

Создание двумерных квазикристаллических структур с полной фотонной запрещённой зоной при рекордно низком контрасте показателей преломления подтверждено экспериментально: подавление излучения диполя, помещённого в центр структуры, согласуется с полноволновым моделированием. Отдельная линия исследований посвящена фундаментальному вопросу: обязательна ли периодичность для формирования запрещённых зон. Сопоставление фотонного кристалла, неупорядоченной решётки и упорядоченного, но непериодического квазикристалла показало, что квазикристалл и разупорядоченная решётка демонстрируют почти одинаковое подавление плотности фотонных состояний, несмотря на разную степень порядка. Дополнительно в трёхмерных бездефектных квазикристаллах экспериментально зафиксирована собственная локализация света, связанная не с разупорядоченностью, а с апериодичностью структуры, которая приводит к некомпенсированному многократному рассеянию внутри образца.