Les technologies modernes telles que l'informatique optique, la photonique intégrée et l'holographie numérique nécessitent toutes une manipulation flexible des signaux lumineux dans un espace tridimensionnel. Dans ce processus, façonner et guider le flux de lumière en fonction de l'application souhaitée est crucial.
Étant donné que le flux de lumière dans un milieu est contrôlé par son indice de réfraction, une manipulation spécifique de l'indice de réfraction est nécessaire pour contrôler les chemins optiques dans le milieu. Pour y parvenir, les scientifiques ont développé des «éléments de volume photonique apériodique» (APVE), qui sont des voxels à l'échelle microscopique avec des indices de réfraction spécifiques placés à des positions prédéterminées pour guider le flux de lumière de manière contrôlée. Cependant, la sculpture de ces éléments nécessite une grande précision, et la plupart des matériaux de mise en forme de la lumière sont limités à des configurations 2D ou entraînent finalement des profils de faisceau de sortie réduits.
Récemment, une étude publiée dans la revue photonique « APNexus » a présenté une méthode simple pour produire des APVE de haute précision et a démontré leur utilisation dans une gamme d'applications. La recherche a été dirigée par Alexander Jesacher de l'Université médicale d'Innsbruck en Autriche, et elle surmonte les limites de la mise en forme de la lumière mentionnées précédemment.
La méthode utilise une technique appelée "écriture laser directe" (DLW), qui est une technologie laser à grande vitesse qui organise des voxels avec des indices de réfraction spécifiques en trois dimensions à l'intérieur du verre borosilicaté pour guider avec précision la lumière pour diverses applications.
Selon les rapports, les chercheurs ont conçu un algorithme qui stimule la lumière traversant le milieu pour déterminer la position optimale des voxels afin d'atteindre la précision nécessaire. Sur cette base, ils ont pu générer 154,000 308,000 à 20 1.75 voxels en 7.5 minutes, chaque voxel ayant un volume d'environ 10 μm × XNUMX μm × XNUMX μm. De plus, ils ont utilisé un contrôle dynamique du front d'onde pour compenser toute aberration sphérique (distorsion du profil du faisceau) du laser focalisé sur le substrat pendant le processus. Cela a assuré la cohérence du profil de chaque voxel à chaque profondeur dans le milieu.
L'équipe a développé trois types d'APVE pour démontrer l'applicabilité de la méthode : un shaper d'intensité pour contrôler la distribution d'intensité du faisceau d'entrée, un multiplexeur RVB pour contrôler la transmission des spectres rouge, vert et bleu dans le faisceau d'entrée, et un Trieur en mode Hermite-Gaussien (HG) pour améliorer la vitesse de transmission des données.
L'équipe a utilisé le modeleur d'intensité pour convertir un faisceau gaussien en une distribution de lumière en forme d'arc souriant à l'échelle microscopique, puis a utilisé le multiplexeur pour représenter différentes parties de la distribution en forme d'arc souriant dans différentes couleurs, et a finalement utilisé le trieur de mode HG pour convertir plusieurs Modes gaussiens transmis par fibres optiques dans les modes HG. Dans tous les cas, l'appareil a pu transmettre le signal d'entrée sans perte significative et atteindre une efficacité de diffraction record allant jusqu'à 80 %, établissant une nouvelle référence pour les APVE.
Cette nouvelle méthode ouvre la porte à une plate-forme idéale à faible coût pour le prototypage rapide de dispositifs de mise en forme de lumière 3D hautement intégrés. Outre sa simplicité, son faible coût et sa grande précision, cette méthode peut également être étendue à d'autres substrats, y compris les matériaux non linéaires. Sa flexibilité le rend adapté à la conception d'une large gamme de dispositifs 3D destinés à être utilisés dans des domaines tels que la transmission d'informations, l'informatique optique, l'imagerie par fibre multimode, la photonique non linéaire et l'optique quantique.
Source à partir de ofweek.com
