Investigación

Bandas prohibidas gigantes en heteroestructuras fotónicas

R. Archuleta-Garcíaª , B. Manzanares-Martínez^b y J. Manzanares-Martínez^c

ª Programa de postgrado en Ciencias (Física) de la Universidad de Sonora, Calle Rosales y Boulevard Luis Encinas, Hermosillo, Sonora 83000, México

^b Unidad Regional Sur de la Universidad de Sonora, Boulevard Lázaro Cárdenas No. 100, Navojoa, Sonora 85880, México.

^c Centro de Investigacion en Física de la Universidad de Sonora, Apartado Postal 5-088, Hermosillo, Sonora 83190, México

Recibido el 2 de marzo de 2007
Aceptado el 16 de agosto de 2007

Resumen

En este trabajo mostramos que es posible disenar bandas prohibidas gigantes en heteroestructuras fotónicas por medio del cálculo de la velocidad de grupo. Una heteroestructura fotónica está compuesta por la unión de dos o más cristales fotónicos distintos. Presentamos el cálculo de la estructura de bandas de la heteroestructura implementando la técnica de la supercelda en el método de onda plana. Se muestra que la estructura de bandas de una heteroestructura generalmente tiene una forma sumamente complicada. Sin embargo, es posible discriminar las regiones de frecuencia con baja (alta) propagación, realizando el cálculo de la velocidad de grupo. Por medio de la transmisión obtenida mediante el método de la matriz de transferencia, verificamos la existencia de regiones de energía prohibida (permitida) obtenidas a partir del cálculo de la velocidad de grupo de la heteroestructura.

Descriptores: Cristal fotónico; heteroestructura; supercelda.

Abstract

In this work we show that it is possible to design giant photonic band gaps in heterostructures via the determination of the group velocity. A photonic heterostructure is composed by the union of two or more distinct photonic crystals. We present the calculation of the hetero structure band structure implementing the supercell technique in the Wave Plane Method. We show that even if the heterostructure present a very complicated photonic band diagram, it is possible to discriminate the regions of low (high) transmission obtaining the group velocity. We verify the existence of the forbidden (allowed) regions with the theoretical calculations of the light transmission.

Keywords: Photonic crystal; heterostructure; supercell.

PACS: 41.20.Jb; 42.25.Bs; 42.68.Ay

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Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por los Proyectos CONACYT-44066 y CONACYT-60897. RAG agradece una Beca-Tesis de Maestría. Agradecemos a PROMEP' 2005 por financiamento especial.

Referencias

1. K. Yasumoto y Y.Y. Electromagnetic Theory and Applications for Photonic Cruystals (CRC Press, New York, 2005).        [ Links ]

2. B. Manzanares-Martínez y F. Ramos-Mendieta, Phys. Rev. B 61 (2000) 12877.        [ Links ]

3. S.G.Romanov et al., Phys. Rev. E 63 (2001) 056603.        [ Links ]

4. M.A. Kaliteevski, J. Manzanares-Matínes, D. Cassange y J.P. Albert, Phys. Rev. B 66 (2002) 113101.        [ Links ]

5. D.N. Chigrin, A.V. Lavrinenko, D.A. Rarotsky y S.V. Gaponenko, Appl. Phys. A. 68 (1999) 25.        [ Links ]

6. J. Manzanares-Martínez, F. Ramos-Mendieta y P. Halevi, Phys. Rev. B 72 (2005) 35336.        [ Links ]

7. V. Agarwal y J.A. del Río, Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 1512.        [ Links ]

8. K.M. Chen et al., Appl. Phys. Lett. 75 (1999) 3805.        [ Links ]

9. B. Temelkuran y E. Ozbay, Appl. Phys. Lett. 47 (1999) 486.         [ Links ]

10. M. Scalora, J.P. Dowling, C.M. Bowdwn y M.J. Boemer, Phys. Rev. Lett. 73 (1994) 1368.        [ Links ]

11. M.D. Tocci, M. Scalora, M.J. Bloemer, J.P. Dowling y C.M. Bowden, Phys. Rev. A 53 (1996) 2799.        [ Links ]

12. J. Zi, J. Wan y C. Zhang, Appl. Phys. Lett. 75 (1998) 2084.        [ Links ]

13. P.M.E. Bardosova, M. I.M. Povery, R.H. Tredgold y D.E. Whitehead, Appl. Phys. Lett. 89 (2006) 93116.        [ Links ]

14. A. Bruyant, G. Lerondel, P.A. Reece y M. Gal, Appl. Phys. Lett. 82 (2003) 3227.        [ Links ]

15. E. Xifre-Pérez, L.F. Marsal, j. Pallares y J. Ferre-Borull, J. Appl. Phys. Lett. 97 (2005) 64503.        [ Links ]

16. H. Lee y G. Nam, J. Appl. Phys. Lett. 100 (2006) 83501.         [ Links ]

17. F. Ramos-Mendieta y P.. Halevi, Phys. Rev. B 59 (1999) 15112.        [ Links ]