Nanofotoniikka on fotoniikan haara, joka tutkii fysikaalisia prosesseja, jotka tapahtuvat fotonien vuorovaikutuksessa nanometrikohteiden kanssa.
Myös nanofotoniikassa tutkitaan arkkitehtuurien ja teknologioiden kehitystä sähkömagneettisen säteilyn tuottamiseen , vahvistamiseen, modulointiin , siirtämiseen ja havaitsemiseen tarkoitettujen nanorakenteisten laitteiden sekä näihin laitteisiin perustuvien laitteiden valmistukseen. Tutkimme myös fysikaalisia ilmiöitä, jotka määräävät nanorakenteisten laitteiden toiminnan ja joita esiintyy fotonien vuorovaikutuksessa nanokokoisten esineiden kanssa.
Nanofotoniikan tavoitteena on uusimpien optisten ominaisuuksien omaavien nanometrin kokoisten (1-100 nm) materiaalien kehittäminen ja niiden pohjalta fotonilaitteiden luominen. Tällä hetkellä nanofotoniikkaa pidetään vaihtoehtona nykyaikaiselle elektroniikalle . Fotonien käytöllä tiedon siirtämisessä ja käsittelyssä saavutetaan merkittäviä etuja fotonisten viestintäkanavien suuren nopeuden ja häiriönkestävyyden ansiosta. Nanofotoniset laitteet sisältävät laitteita, jotka käyttävät rakenteita, joiden mitat ovat 100 nm tai vähemmän. Tällaiset laitteet ratkaisevat monien optisten järjestelmien pienentämiseen liittyvät ongelmat. Nanofotoniset laitteet eivät ole ainoastaan huomattavasti parempia kuin elektroniset laitteet , vaan niiden avulla voidaan myös ratkaista menestyksekkäästi lämmöntuotantoon ja virransyöttöön liittyviä ongelmia. Nanofotoniikkapohjaisten laitteiden käytön heikko kohta ja jatkuva huolenaihe on edelleen sähköoptisten kytkimien luotettavuus, jotka mahdollistavat sähköisten signaalien muuntamisen optisiksi ja päinvastoin.
Piin nanofotoniikkatuotteet ovat erittäin pieniä, joten monet niistä voidaan helposti integroida elektronisiin siruihin. Tällä hetkellä monia optisia nanolaitteita voidaan valmistaa tavanomaisten puolijohdeelektroniikkamateriaalien pohjalta, joten nanofotoniikka kehittyy pääasiassa elektronisten ja fotonisten komponenttien (esimerkiksi integroidun fotonipiirin ) yhdistämisen kautta [1] , mikä mahdollistaa molempien kaikkien etujen hyödyntämisen. Mahdollisuus käyttää kiteisiä piikiekkoja eristimessä nanofotoniikassa on erittäin tärkeä, jos muistamme piielektroniikan teknologian. Tällaisten materiaalien pohjalta luodut fotoniset nanolaitteet voidaan helposti integroida olemassa oleviin järjestelmiin siruille , puhumattakaan niiden nopeasta käyttöönotosta tuotantoon.
Nanofotoniikan osa-alueita ovat tutkimukset fysikaalisista perusteista säteilyn muodostumiselle ja absorptiolle optisessa spektrissä heterorakenteissa , joissa on kvanttikerroksia, filamentteja ja pisteitä.
Puolijohde- ja suprajohtavien lähteiden ja sähkömagneettisen säteilyn ilmaisimien kehittäminen.
Puolijohdeheterorakenteisiin ja orgaaniseen pohjaan perustuvien LEDien kehitys .
Kiinteän olomuodon ja orgaanisten lasereiden kehittäminen .
Aurinkoenergian elementtien kehittäminen .
Nanorakenteisten optisten kuitujen ja niihin perustuvien laitteiden kehittäminen.
Fotoniikan ja lyhytaaltoisen epälineaarisen optiikan elementtien kehittäminen .
Fotonikiteiden käyttö on yksi lupaavista suunnasta fotonilaitteiden miniatyrisoinnissa ja niiden integroinnissa monimutkaisiin järjestelmiin .
Nanokokoisten optisten onteloiden valmistus ja ominaisuuksien tutkiminen on nykyään yksi mielenkiintoisimmista suuntiin nanofotoniikan kehittämisessä, jolla on suuri käytännön ja tieteellisesti arvokas.