Фотонні кристали та метаматеріали: керування світлом поза межами природних можливостей

Abstract

У роботі проаналізовано фізичні властивості фотонних кристалів та метаматеріалів як штучних структур, що дозволяють керувати поширенням світла поза межами природних можливостей. Досліджено фізичну природу явища фотонної забороненої зони та ефект негативного показника заломлення, наведено основні рівняння електромагнітної хвилі в періодичних структурах. Показано практичні приклади застосування: оптичні фільтри, суперлінзи, «невидимі» покриття та підвищення ефективності сонячних елементів.

The article analyzes the physical properties of photonic crystals and metamaterials as artificial structures that enable control over light propagation beyond natural limits. The physical basis of photonic band gaps and the effect of negative refractive index are investigated. Basic equations of electromagnetic waves in periodic structures are presented. Practical applications include optical filters, superlenses, invisibility cloaks, and enhanced solar energy harvesting.