الميكروفوتونيات

الفوتونيات الدقيقة هي فرع من فروع التكنولوجيا يهتم بتوجيه الضوء على المستوى المجهري، وتُستخدم في الشبكات الضوئية . وتحديداً، تشير إلى فرع التكنولوجيا الذي يتعامل مع الأجهزة والأنظمة المتكاملة على مستوى الرقاقة، والتي تُصدر الضوء وتنقله وتكشفه وتعالجه، بالإضافة إلى أشكال أخرى من الطاقة الإشعاعية، حيث يُعتبر الفوتون وحدة الكم . ^{[ 1 ]}

تستخدم تقنية الفوتونيات الدقيقة مادتين مختلفتين على الأقل ذات معامل انكسار تفاضلي كبير لضغط الضوء إلى حجم صغير. وبشكل عام، تعتمد جميع تطبيقات الفوتونيات الدقيقة تقريبًا على انعكاس فرينل لتوجيه الضوء. إذا تركزت الفوتونات بشكل رئيسي في المادة ذات معامل الانكسار الأعلى، فإن الحصر يكون ناتجًا عن الانعكاس الداخلي الكلي . أما إذا كان الحصر ناتجًا عن انعكاسات فرينل موزعة متعددة ، فيُطلق على الجهاز اسم البلورة الفوتونية . توجد أنواع عديدة من الأشكال الهندسية المستخدمة في الفوتونيات الدقيقة، بما في ذلك الموجهات الضوئية ، والتجاويف الضوئية الدقيقة ، وشبكات الموجهات الضوئية المصفوفة .

البلورات الضوئية هي مواد غير موصلة تعكس أطوالًا موجية مختلفة من الضوء بشكل شبه مثالي. ويمكن وصف هذه البلورة بأنها مرآة مثالية . ومن الأجهزة الأخرى المستخدمة في الفوتونيات الدقيقة المرايا الدقيقة والموجهات الضوئية السلكية. تُستخدم هذه الأدوات "لتشكيل تدفق الضوء"، وهو مصطلح شائع لوصف هدف الفوتونيات الدقيقة. تعمل البلورات كهياكل تسمح بمعالجة الضوء وحصره والتحكم فيه في بُعد واحد أو بُعدين أو ثلاثة أبعاد مكانية. ^{[ 2 ]}

تستخدم الأقراص المجهرية الضوئية ، أو الحلقات المجهرية الضوئية ، أو الكريات المجهرية الضوئية ، الانعكاس الداخلي في هندسة دائرية للاحتفاظ بالفوتونات . يُطلق على هذا النوع من الرنين البصري المتناظر دائريًا اسم نمط معرض الهمس ، نسبةً إلى اللورد رايلي الذي صاغ هذا المصطلح.

للميكروفوتونيات تطبيقات بيولوجية، ويمكن توضيح ذلك في حالة "الرقائق البيوفوتونية"، التي تم تطويرها لزيادة الكفاءة من حيث "العائد الفوتوني" أو الإشارة الضوئية المجمعة المنبعثة من العلامات الفلورية المستخدمة في الرقائق البيولوجية. ^{[ 3 ]}

يجري حاليًا تطوير تقنية الفوتونات الدقيقة لاستبدال الأجهزة الإلكترونية والأجهزة الخلوية المتوافقة حيويًا. ^{[ 4 ]} فعلى سبيل المثال، يهدف جهاز التوجيه الضوئي بالكامل، وهو هدفٌ طويل الأمد، إلى إزالة الاختناقات الإلكترونية، مما يُسرّع الشبكة. كما يجري تطوير مرايا مثالية لاستخدامها في كابلات الألياف الضوئية .

• الفوتونيات