جلوگیری از گسیل خودبخودی با استفاده از مواد با باند ممنوعه فوقونی

تا قبل از سال 1946 تصور همگان بر این بود که پدیده گسیل خود بخودی یک پدیده ذاتی و غیرقابل کنترل است ولی در سال 1946 پورسل نشان داد که پدیده گسیل خود بخود را با استفاده از مواد با نوار ممنوعه فوتونی می نوان تحت کنترل درآورده و در ساختارهای خاصی می توان مانع از گسیل خود بخودی شد. به طور کلی ساختارهایی گفته می شود که به علت تناوب و دیگر خصوصیت منحصر به فردشان در بسامدهای خاصی برای موج الکترومغناطیس هیچ مد مجازی ندارند و موج الکترومغناطیس قادر به برهمکنش با محیط تناوبی نخواهد بود. این برهمکنشها به صورتهای مختلف معرفی می شوند. برای مثال در پدیده گسیل خود بخودی در گذار از تراز 2 به تراز 1 فوتونهایی تولید می شوند و برای گذار الکترون از تراز 2 به تراز 1 به صورت تابش باید مد مجاز الکترومغناطیس وجود داشته باشد. در صورتی که در آن مد مجازالکترومغناطیسی وود نداشته باشد گذار به طریق دیگر (غیر از شکل تابش ) صورت می گیرد و در نتیجه فوتونهای ناشی از گسیل خود بخود در جسم مشاهده نخواهد شد. کاربرد دیگر این ساختارها در ساخت آینه های با ضریب بازتاب یک است . به طور کلی اگر موج الکترومغناطیسی با بسامد خاص به یک ساختار با نوار ممنوع فوقونی بتابد و ساختار مورد نظر در بسامد موج فرودی دارای نوار ممنوع فوقونی باشد موج الکترومغناطیس برای انتشار در محیط تناوبی هیچ مد مجازی ندارد و تماما بازتابیده می شود. لازم به ذکر است که ساختارهای با نوار ممنوع فوتونی ساختارهایی تناوبی از مواد دی الکتریک هستند که با تناوب یک بعدی، دو بعدی و یا سه بعدی با استفاده از ابزار بسیار دقیقی ساخته می شوند. در این کار سعی ما بر این است که یک ساختار تناوبی دو بعدی (میله های دی الکتریک استوانه ای بلند) را به صورت شبکه مورب و مربعی قرار داده و نشان دهیم که این ساختار نوار ممنوع فرتونی دارد و در بسامد خاصی می توان از این ساختار به عنوان یک بازتابنده براگ دوبعدی استفاده کرد. همچنین در این ساختار در بسامد نوار ممنوع پدیده گسیل خود بخودی رخ نمی دهد و این پدیده تاثیر مطلوبی در عملکرد بسیاری از وسائل اپتیکی و الکترونیکی نظیر لیزرهای نیمرسانا،hetero junction bipolar transistor، سلولهای خورشیدی و ... خواهد داشت .