Optik bilgi işlem, entegre fotonik ve dijital holografi gibi modern teknolojilerin tümü, ışık sinyallerinin üç boyutlu uzayda esnek bir şekilde manipüle edilmesini gerektirir. Bu süreçte ışık akışının istenilen uygulamaya göre şekillendirilmesi ve yönlendirilmesi çok önemlidir.
Bir ortam içindeki ışığın akışı, kırılma indeksi tarafından kontrol edildiğinden, ortam içindeki optik yolları kontrol etmek için kırılma indeksinin spesifik manipülasyonu gerekir. Bunu başarmak için bilim adamları, ışığın akışını kontrollü bir şekilde yönlendirmek için önceden belirlenmiş konumlara yerleştirilmiş belirli kırılma indislerine sahip mikro ölçekli vokseller olan "periyodik olmayan fotonik hacim elemanları" (APVE'ler) geliştirdiler. Bununla birlikte, bu elemanların oyulması yüksek hassasiyet gerektirir ve hafif şekillendirme malzemelerinin çoğu 2D konfigürasyonlarla sınırlıdır veya sonuç olarak azaltılmış çıkış huzmesi profilleriyle sonuçlanır.
Son zamanlarda, "APNexus" fotonik dergisinde yayınlanan bir çalışma, yüksek hassasiyetli APVE'ler üretmek için basit bir yöntem sundu ve bunların çeşitli uygulamalarda kullanıldığını gösterdi. Araştırma, Avusturya'daki Innsbruck Tıp Üniversitesi'nden Alexander Jesacher tarafından yönetildi ve daha önce bahsedilen hafif şekillendirmedeki sınırlamaların üstesinden geldi.
Yöntem, çeşitli uygulamalar için ışığı tam olarak yönlendirmek üzere borosilikat camın içinde üç boyutta belirli kırılma indislerine sahip vokselleri düzenleyen yüksek hızlı bir lazer teknolojisi olan "doğrudan lazer yazma" (DLW) adlı bir teknik kullanır.
Raporlara göre araştırmacılar, gerekli doğruluğu elde etmek için voksellerin en uygun konumunu belirlemek üzere ortamdan geçen ışığı uyaran bir algoritma tasarladılar. Buna dayanarak, her voksel yaklaşık 154,000 μm x 308,000 μm x 20 μm hacme sahip olacak şekilde 1.75 dakikada 7.5 ila 10 voksel üretebildiler. Ek olarak, işlem sırasında alt tabakaya odaklanan lazerin herhangi bir küresel sapmasını (ışın profili bozulması) telafi etmek için dinamik dalga cephesi kontrolü kullandılar. Bu, ortam içindeki her derinlikte her bir voksel profilinin tutarlılığını sağlamıştır.
Ekip, yöntemin uygulanabilirliğini göstermek için üç tür APVE geliştirdi: giriş ışınının yoğunluk dağılımını kontrol etmek için bir yoğunluk şekillendirici, giriş ışınında kırmızı, yeşil ve mavi spektrumların iletimini kontrol etmek için bir RGB çoklayıcı ve bir Veri iletim hızını artırmak için Hermite-Gaussian (HG) modu sıralayıcı.
Ekip, bir Gauss ışını mikro ölçekli gülümseyen yay şeklindeki bir ışık dağılımına dönüştürmek için yoğunluk şekillendiriciyi kullandı, ardından çoklayıcıyı gülümseyen yay şeklindeki dağılımın farklı kısımlarını farklı renklerde temsil etmek için kullandı ve son olarak HG modu sıralayıcıyı birden çok dönüştürmek için kullandı. Optik fiberler tarafından HG modlarına iletilen Gauss modları. Her durumda, cihaz giriş sinyalini önemli bir kayıp olmadan iletebildi ve APVE'ler için yeni bir kriter belirleyerek %80'e varan rekor kıran bir kırınım verimliliği elde etti.
Bu yeni yöntem, son derece entegre 3D ışık şekillendirme cihazlarının hızlı prototiplenmesi için ideal bir düşük maliyetli platformun kapısını açıyor. Basitliğine, düşük maliyetine ve yüksek hassasiyetine ek olarak, bu yöntem doğrusal olmayan malzemeler de dahil olmak üzere diğer alt tabakalara da genişletilebilir. Esnekliği, onu bilgi iletimi, optik bilgi işlem, çok modlu fiber görüntüleme, doğrusal olmayan fotonik ve kuantum optiği gibi alanlarda kullanım için çok çeşitli 3B cihazların tasarlanması için uygun hale getirir.
Kaynaktan ofweek.com
