光コンピューティング、統合フォトニクス、デジタル ホログラフィーなどの最新テクノロジーはすべて、XNUMX 次元空間での光信号の柔軟な操作を必要とします。 このプロセスでは、目的の用途に応じて光の流れを形成し、誘導することが重要です。
媒体内の光の流れはその屈折率によって制御されるため、媒体内の光路を制御するには屈折率を特別に操作する必要があります。 これを達成するために、科学者たちはいわゆる「非周期フォトニックボリューム要素」（APVE）を開発しました。これは、制御された方法で光の流れを導くために、所定の位置に配置された特定の屈折率を持つマイクロスケールのボクセルです。 ただし、これらの要素の彫刻には高い精度が必要であり、ほとんどの光成形材料は 2D 構成に限定されているか、最終的には出力ビーム プロファイルが低下します。
最近、フォトニクス雑誌「APNexus」に掲載された研究では、高精度 APVE を製造する簡単な方法が紹介され、さまざまなアプリケーションでの使用が実証されました。 この研究はオーストリアのインスブルック医科大学のアレクサンダー・ジェザッハー氏が主導したもので、前述した光の整形の限界を克服するものです。
この方法では、ホウケイ酸ガラスの内部に特定の屈折率を持つボクセルを三次元に配置し、さまざまな用途に光を正確に導く高速レーザー技術である「ダイレクトレーザーライティング」（DLW）と呼ばれる技術が使用されています。
報告書によると、研究者らは媒体を通過する光を刺激して、必要な精度を達成するためにボクセルの最適な位置を決定するアルゴリズムを設計したという。 これに基づいて、彼らは 154,000 分間で 308,000 ～ 20 のボクセルを生成することができ、各ボクセルの体積は約 1.75 μm × 7.5 μm × 10 μm でした。 さらに、動的波面制御を使用して、プロセス中に基板上に集束したレーザーの球面収差 (ビーム プロファイルの歪み) を補正しました。 これにより、媒体内のあらゆる深さで各ボクセルのプロファイルの一貫性が確保されました。
チームは、この方法の適用性を実証するために XNUMX 種類の APVE を開発しました。入力ビームの強度分布を制御する強度シェーパ、入力ビームの赤、緑、青のスペクトルの透過を制御する RGB マルチプレクサ、およびデータ転送速度を向上させるためのエルミート ガウス (HG) モード ソーター。
チームは、強度シェイパーを使用してガウス ビームをマイクロスケールの笑顔の円弧状の光分布に変換し、次にマルチプレクサーを使用して笑顔の円弧状の分布のさまざまな部分を異なる色で表現し、最後に HG モード ソーターを使用して複数の光分布を変換しました。光ファイバーによって HG モードに伝送されるガウス モード。 すべてのケースにおいて、デバイスは大きな損失なく入力信号を送信し、最大 80% という記録破りの回折効率を達成することができ、APVE の新しいベンチマークを設定しました。
この新しい方法は、高度に統合された 3D ライトシェーピング デバイスのラピッド プロトタイピングのための理想的な低コスト プラットフォームへの扉を開きます。 この方法は、その単純さ、低コスト、高精度に加えて、非線形材料を含む他の基板にも拡張できます。 その柔軟性により、情報伝送、光コンピューティング、マルチモードファイバーイメージング、非線形フォトニクス、量子光学などの分野で使用される幅広い 3D デバイスの設計に適しています。
ソースから ofweek.com
