Teknologi modern seperti komputasi optik, fotonik terintegrasi, dan holografi digital semuanya memerlukan manipulasi sinyal cahaya yang fleksibel dalam ruang tiga dimensi. Dalam proses ini, membentuk dan memandu aliran cahaya sesuai dengan aplikasi yang diinginkan sangatlah penting.
Karena aliran cahaya dalam medium dikendalikan oleh indeks biasnya, manipulasi khusus indeks bias diperlukan untuk mengontrol jalur optik dalam medium. Untuk mencapai hal ini, para ilmuwan telah mengembangkan apa yang disebut "elemen volume fotonik aperiodik" (APVEs), yang merupakan voxel skala mikro dengan indeks bias spesifik yang ditempatkan pada posisi yang telah ditentukan untuk memandu aliran cahaya secara terkendali. Namun, mengukir elemen ini memerlukan presisi tinggi, dan sebagian besar material pembentuk cahaya terbatas pada konfigurasi 2D atau pada akhirnya menghasilkan profil balok keluaran yang berkurang.
Baru-baru ini, sebuah penelitian yang diterbitkan dalam jurnal fotonik "APNexus" menyajikan metode sederhana untuk menghasilkan APVE presisi tinggi, dan mendemonstrasikan penggunaannya dalam berbagai aplikasi. Penelitian ini dipimpin oleh Alexander Jesacher dari Medical University of Innsbruck di Austria, dan mengatasi keterbatasan dalam pembentukan cahaya yang disebutkan sebelumnya.
Metode ini menggunakan teknik yang disebut "penulisan laser langsung" (DLW), yang merupakan teknologi laser berkecepatan tinggi yang menyusun voxel dengan indeks bias tertentu dalam tiga dimensi di dalam kaca borosilikat untuk memandu cahaya dengan tepat untuk berbagai aplikasi.
Menurut laporan, para peneliti merancang sebuah algoritma yang menstimulasi cahaya yang melewati medium untuk menentukan posisi optimal voxel untuk mencapai akurasi yang diperlukan. Berdasarkan hal ini, mereka mampu menghasilkan 154,000 hingga 308,000 voxel dalam 20 menit, dengan setiap voxel memiliki volume sekitar 1.75 μm × 7.5 μm × 10 μm. Selain itu, mereka menggunakan kontrol muka gelombang dinamis untuk mengkompensasi setiap penyimpangan bola (distorsi profil balok) dari laser yang difokuskan pada substrat selama proses berlangsung. Ini memastikan konsistensi profil setiap voxel di setiap kedalaman dalam medium.
Tim mengembangkan tiga jenis APVE untuk mendemonstrasikan penerapan metode ini: pembentuk intensitas untuk mengontrol distribusi intensitas berkas masukan, multiplekser RGB untuk mengendalikan transmisi spektrum merah, hijau, dan biru pada berkas masukan, dan a Penyortir mode Hermite-Gaussian (HG) untuk meningkatkan kecepatan transmisi data.
Tim tersebut menggunakan pembentuk intensitas untuk mengubah berkas Gaussian menjadi distribusi cahaya berbentuk busur tersenyum skala mikro, kemudian menggunakan multiplexer untuk merepresentasikan bagian berbeda dari distribusi berbentuk busur tersenyum dalam warna berbeda, dan terakhir menggunakan penyortir mode HG untuk mengubah banyak Mode Gaussian ditransmisikan oleh serat optik menjadi mode HG. Dalam semua kasus, perangkat mampu mentransmisikan sinyal input tanpa kehilangan yang signifikan dan mencapai efisiensi difraksi pemecah rekor hingga 80%, menetapkan tolok ukur baru untuk APVE.
Metode baru ini membuka pintu ke platform berbiaya rendah yang ideal untuk pembuatan prototipe cepat dari perangkat pembentuk cahaya 3D yang sangat terintegrasi. Selain kesederhanaan, biaya rendah, dan presisi tinggi, metode ini juga dapat diperluas ke substrat lain, termasuk material nonlinier. Fleksibilitasnya membuatnya cocok untuk merancang berbagai perangkat 3D untuk digunakan di bidang-bidang seperti transmisi informasi, komputasi optik, pencitraan serat multimode, fotonik nonlinier, dan optik kuantum.
Sumber dari ofweek.com
