वैज्ञानिकों ने अत्यधिक कुशल और उच्च परिशुद्धता वाले 3डी प्रकाश आकार देने वाले उपकरण के लिए एक नई विधि विकसित की है -

ऑप्टिकल कंप्यूटिंग, एकीकृत फोटोनिक्स और डिजिटल होलोग्राफी जैसी आधुनिक तकनीकों के लिए तीन आयामी अंतरिक्ष में प्रकाश संकेतों के लचीले हेरफेर की आवश्यकता होती है। इस प्रक्रिया में, वांछित अनुप्रयोग के अनुसार प्रकाश के प्रवाह को आकार देना और निर्देशित करना महत्वपूर्ण है।

चूँकि किसी माध्यम के भीतर प्रकाश का प्रवाह उसके अपवर्तनांक द्वारा नियंत्रित होता है, इसलिए माध्यम के भीतर प्रकाशीय पथों को नियंत्रित करने के लिए अपवर्तनांक के विशिष्ट हेरफेर की आवश्यकता होती है। इसे प्राप्त करने के लिए, वैज्ञानिकों ने तथाकथित "एपेरियोडिक फोटोनिक वॉल्यूम एलिमेंट्स" (APVEs) विकसित किए हैं, जो कि नियंत्रित तरीके से प्रकाश के प्रवाह को निर्देशित करने के लिए पूर्व निर्धारित स्थितियों पर रखे गए विशिष्ट अपवर्तनांक वाले माइक्रोस्केल वॉक्सल हैं। हालाँकि, इन तत्वों को तराशने के लिए उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता होती है, और अधिकांश प्रकाश आकार देने वाली सामग्री 2D विन्यास तक सीमित होती हैं या अंततः कम आउटपुट बीम प्रोफाइल का परिणाम देती हैं।

हाल ही में, फोटोनिक्स जर्नल "एपीनेक्सस" में प्रकाशित एक अध्ययन ने उच्च परिशुद्धता वाले एपीवीई के उत्पादन के लिए एक सरल विधि प्रस्तुत की, और कई अनुप्रयोगों में उनके उपयोग का प्रदर्शन किया। इस शोध का नेतृत्व ऑस्ट्रिया के इंसब्रुक के मेडिकल विश्वविद्यालय के अलेक्जेंडर जेसाचर ने किया था, और यह पहले बताई गई प्रकाश आकार देने की सीमाओं को दूर करता है।

इस विधि में "डायरेक्ट लेजर राइटिंग" (डीएलडब्ल्यू) नामक तकनीक का उपयोग किया जाता है, जो एक उच्च गति वाली लेजर तकनीक है जो विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए प्रकाश को सटीक रूप से निर्देशित करने के लिए बोरोसिलिकेट ग्लास के अंदर तीन आयामों में विशिष्ट अपवर्तक सूचकांकों के साथ वॉक्सल्स की व्यवस्था करती है।

रिपोर्ट के अनुसार, शोधकर्ताओं ने एक एल्गोरिथ्म तैयार किया जो आवश्यक सटीकता प्राप्त करने के लिए वॉक्सेल की इष्टतम स्थिति निर्धारित करने के लिए माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश को उत्तेजित करता है। इसके आधार पर, वे 154,000 मिनट में 308,000 से 20 वॉक्सेल उत्पन्न करने में सक्षम थे, जिसमें प्रत्येक वॉक्सेल का आयतन लगभग 1.75 μm × 7.5 μm × 10 μm था। इसके अलावा, उन्होंने प्रक्रिया के दौरान सब्सट्रेट पर केंद्रित लेजर के किसी भी गोलाकार विपथन (बीम प्रोफ़ाइल विरूपण) की भरपाई के लिए गतिशील वेवफ्रंट नियंत्रण का उपयोग किया। इसने माध्यम के भीतर प्रत्येक गहराई पर प्रत्येक वॉक्सेल की प्रोफ़ाइल की स्थिरता सुनिश्चित की।

टीम ने विधि की प्रयोज्यता को प्रदर्शित करने के लिए तीन प्रकार के APVE विकसित किए: इनपुट बीम के तीव्रता वितरण को नियंत्रित करने के लिए एक तीव्रता शेपर, इनपुट बीम में लाल, हरे और नीले स्पेक्ट्रा के संचरण को नियंत्रित करने के लिए एक RGB मल्टीप्लेक्सर, और डेटा संचरण की गति को बढ़ाने के लिए एक हर्मिट-गॉसियन (HG) मोड सॉर्टर।

टीम ने गॉसियन बीम को माइक्रोस्केल स्माइलिंग आर्क-शेप्ड लाइट डिस्ट्रीब्यूशन में बदलने के लिए इंटेंसिटी शेपर का इस्तेमाल किया, फिर स्माइलिंग आर्क-शेप्ड डिस्ट्रीब्यूशन के अलग-अलग हिस्सों को अलग-अलग रंगों में दिखाने के लिए मल्टीप्लेक्सर का इस्तेमाल किया और आखिर में ऑप्टिकल फाइबर द्वारा ट्रांसमिट किए गए कई गॉसियन मोड को एचजी मोड में बदलने के लिए एचजी मोड सॉर्टर का इस्तेमाल किया। सभी मामलों में, डिवाइस बिना किसी महत्वपूर्ण नुकसान के इनपुट सिग्नल को ट्रांसमिट करने में सक्षम था और 80% तक की रिकॉर्ड-ब्रेकिंग विवर्तन दक्षता हासिल की, जिसने APVE के लिए एक नया बेंचमार्क स्थापित किया।

यह नई विधि अत्यधिक एकीकृत 3D लाइट शेपिंग उपकरणों के त्वरित प्रोटोटाइप के लिए एक आदर्श कम लागत वाले प्लेटफ़ॉर्म का द्वार खोलती है। इसकी सरलता, कम लागत और उच्च परिशुद्धता के अलावा, इस विधि को गैर-रेखीय सामग्रियों सहित अन्य सब्सट्रेट्स पर भी लागू किया जा सकता है। इसका लचीलापन इसे सूचना संचरण, ऑप्टिकल कंप्यूटिंग, मल्टीमोड फाइबर इमेजिंग, नॉनलाइनियर फोटोनिक्स और क्वांटम ऑप्टिक्स जैसे क्षेत्रों में उपयोग के लिए 3D उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला को डिज़ाइन करने के लिए उपयुक्त बनाता है।

स्रोत द्वारा ofweek.com