Para saintis Telah Membangunkan Kaedah Baru untuk Peranti Pembentukan Cahaya 3D yang Sangat Cekap dan Ketepatan Tinggi

Teknologi moden seperti pengkomputeran optik, fotonik bersepadu, dan holografi digital semuanya memerlukan manipulasi fleksibel isyarat cahaya dalam ruang tiga dimensi. Dalam proses ini, membentuk dan membimbing aliran cahaya mengikut aplikasi yang dikehendaki adalah penting.

Oleh kerana aliran cahaya dalam medium dikawal oleh indeks biasannya, manipulasi khusus indeks biasan diperlukan untuk mengawal laluan optik dalam medium. Untuk mencapai matlamat ini, saintis telah membangunkan apa yang dipanggil "elemen isipadu fotonik aperiodik" (APVEs), iaitu voxel skala mikro dengan indeks biasan tertentu diletakkan pada kedudukan yang telah ditetapkan untuk membimbing aliran cahaya dengan cara terkawal. Walau bagaimanapun, mengukir elemen ini memerlukan ketepatan yang tinggi, dan kebanyakan bahan pembentuk ringan dihadkan kepada konfigurasi 2D atau akhirnya mengakibatkan profil rasuk keluaran berkurangan.

Baru-baru ini, satu kajian yang diterbitkan dalam jurnal fotonik "APNexus" membentangkan kaedah mudah untuk menghasilkan APVE ketepatan tinggi, dan menunjukkan penggunaannya dalam pelbagai aplikasi. Penyelidikan ini diketuai oleh Alexander Jesacher dari Universiti Perubatan Innsbruck di Austria, dan ia mengatasi batasan dalam bentuk cahaya yang disebutkan sebelum ini.

Kaedah ini menggunakan teknik yang dipanggil "tulisan laser langsung" (DLW), iaitu teknologi laser berkelajuan tinggi yang menyusun voxel dengan indeks biasan tertentu dalam tiga dimensi di dalam kaca borosilikat untuk membimbing cahaya dengan tepat untuk pelbagai aplikasi.

Menurut laporan, para penyelidik mereka bentuk algoritma yang merangsang cahaya yang melalui medium untuk menentukan kedudukan optimum voxel untuk mencapai ketepatan yang diperlukan. Berdasarkan ini, mereka dapat menjana 154,000 hingga 308,000 voxel dalam masa 20 minit, dengan setiap voxel mempunyai isipadu kira-kira 1.75 μm × 7.5 μm × 10 μm. Di samping itu, mereka menggunakan kawalan hadapan gelombang dinamik untuk mengimbangi sebarang penyimpangan sfera (herotan profil rasuk) laser yang difokuskan pada substrat semasa proses. Ini memastikan ketekalan profil setiap voxel pada setiap kedalaman dalam medium.

Pasukan ini membangunkan tiga jenis APVE untuk menunjukkan kebolehgunaan kaedah: pembentuk keamatan untuk mengawal taburan keamatan pancaran input, pemultipleks RGB untuk mengawal penghantaran spektrum merah, hijau dan biru dalam pancaran input, dan penyisih mod Hermite-Gaussian (HG) untuk meningkatkan kelajuan penghantaran data.

Pasukan ini menggunakan pembentuk keamatan untuk menukar rasuk Gaussian kepada taburan cahaya berbentuk arka tersenyum skala mikro, kemudian menggunakan pemultipleks untuk mewakili bahagian berlainan taburan berbentuk arka tersenyum dalam warna yang berbeza, dan akhirnya menggunakan penyusun mod HG untuk menukar berbilang mod Gaussian yang dihantar oleh gentian optik kepada mod HG. Dalam semua kes, peranti dapat menghantar isyarat input tanpa kehilangan yang ketara dan mencapai kecekapan pembelauan yang memecahkan rekod sehingga 80%, menetapkan penanda aras baharu untuk APVE.

Kaedah baharu ini membuka pintu kepada platform kos rendah yang ideal untuk prototaip pantas peranti pembentuk cahaya 3D yang sangat bersepadu. Selain kesederhanaan, kos rendah dan ketepatan tinggi, kaedah ini juga boleh diperluaskan kepada substrat lain, termasuk bahan tak linear. Fleksibilitinya menjadikannya sesuai untuk mereka bentuk pelbagai peranti 3D untuk digunakan dalam bidang seperti penghantaran maklumat, pengkomputeran optik, pengimejan gentian berbilang mod, fotonik tak linear dan optik kuantum.

Sumber daripada ofweek.com