تتطلب التقنيات الحديثة مثل الحوسبة الضوئية والضوئيات المتكاملة والتصوير المجسم الرقمي معالجة مرنة لإشارات الضوء في الفضاء ثلاثي الأبعاد. في هذه العملية ، يعد تشكيل وتوجيه تدفق الضوء وفقًا للتطبيق المطلوب أمرًا بالغ الأهمية.
نظرًا لأن تدفق الضوء داخل الوسط يتم التحكم فيه من خلال مؤشر الانكسار ، يلزم إجراء معالجة محددة لمؤشر الانكسار للتحكم في المسارات الضوئية داخل الوسط. لتحقيق ذلك ، طور العلماء ما يسمى بـ "عناصر الحجم الفوتوني غير الدوري" (APVEs) ، وهي وحدات صغيرة ذات مؤشرات انكسار محددة موضوعة في مواقع محددة مسبقًا لتوجيه تدفق الضوء بطريقة محكومة. ومع ذلك ، يتطلب نحت هذه العناصر دقة عالية ، وتقتصر معظم مواد تشكيل الضوء على تكوينات ثنائية الأبعاد أو تؤدي في النهاية إلى تقليل ملفات تعريف الحزمة الناتجة.
في الآونة الأخيرة ، قدمت دراسة نشرت في مجلة الضوئيات "APNexus" طريقة بسيطة لإنتاج APVEs عالية الدقة ، وأظهرت استخدامها في مجموعة من التطبيقات. قاد البحث ألكسندر Jesacher من جامعة الطب في إنسبروك في النمسا ، وتغلب على القيود في تشكيل الضوء المذكورة سابقًا.
تستخدم الطريقة تقنية تسمى "الكتابة بالليزر المباشر" (DLW) ، وهي تقنية ليزر عالية السرعة تقوم بترتيب وحدات البكسل بمؤشرات انكسار محددة في ثلاثة أبعاد داخل زجاج البورسليكات لتوجيه الضوء بدقة لمختلف التطبيقات.
ووفقًا للتقارير ، فقد صمم الباحثون خوارزمية تحفز مرور الضوء عبر الوسط لتحديد الوضع الأمثل للفوكسل لتحقيق الدقة اللازمة. بناءً على ذلك ، تمكنوا من إنتاج 154,000 إلى 308,000 فوكسل في 20 دقيقة ، مع كل فوكسل بحجم 1.75 ميكرومتر × 7.5 ميكرومتر × 10 ميكرومتر تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، استخدموا التحكم الديناميكي في واجهة الموجة للتعويض عن أي انحراف كروي (تشوه ملف تعريف الحزمة) لليزر الذي يركز على الركيزة أثناء العملية. هذا يضمن اتساق ملف تعريف كل فوكسل في كل عمق داخل الوسط.
طور الفريق ثلاثة أنواع من APVEs لإثبات قابلية تطبيق الطريقة: مُشكل كثافة للتحكم في توزيع شدة حزمة الإدخال ، ومضاعف RGB للتحكم في إرسال أطياف الأحمر والأخضر والأزرق في حزمة الإدخال ، و فارز وضع Hermite-Gaussian (HG) لتحسين سرعة نقل البيانات.
استخدم الفريق أداة تشكيل الكثافة لتحويل شعاع غاوسي إلى توزيع ضوء على شكل قوس مبتسم صغير الحجم ، ثم استخدم معدد الإرسال لتمثيل أجزاء مختلفة من التوزيع على شكل قوس مبتسم بألوان مختلفة ، وأخيرًا استخدم فارز وضع HG لتحويل متعدد تنتقل الأنماط الغاوسية بواسطة الألياف الضوئية إلى أوضاع HG. في جميع الحالات ، كان الجهاز قادرًا على نقل إشارة الإدخال دون خسارة كبيرة وتحقيق كفاءة حيود قياسية تصل إلى 80٪ ، مما وضع معيارًا جديدًا لـ APVEs.
تفتح هذه الطريقة الجديدة الباب لمنصة مثالية منخفضة التكلفة للنماذج الأولية السريعة لأجهزة تشكيل الضوء ثلاثية الأبعاد المتكاملة للغاية. بالإضافة إلى بساطتها وتكلفتها المنخفضة ودقتها العالية ، يمكن أيضًا توسيع هذه الطريقة لتشمل ركائز أخرى ، بما في ذلك المواد غير الخطية. تجعله مرونته مناسبًا لتصميم مجموعة واسعة من الأجهزة ثلاثية الأبعاد لاستخدامها في مجالات مثل نقل المعلومات ، والحوسبة الضوئية ، وتصوير الألياف متعدد الوسائط ، والضوئيات غير الخطية ، والبصريات الكمومية.
مصدر من ofweek.com
