Современные технологии, такие как оптические вычисления, интегрированная фотоника и цифровая голография, требуют гибкого управления световыми сигналами в трехмерном пространстве. В этом процессе решающее значение имеет формирование и направление потока света в соответствии с желаемым применением.
Поскольку поток света в среде контролируется ее показателем преломления, для управления оптическими путями в среде требуются специальные манипуляции с показателем преломления. Для этого ученые разработали так называемые «апериодические фотонные объемные элементы» (APVE), которые представляют собой микромасштабные воксели с определенными показателями преломления, размещенные в заранее определенных положениях для контролируемого направления потока света. Однако вырезание этих элементов требует высокой точности, и большинство материалов для формирования света ограничены 2D-конфигурациями или в конечном итоге приводят к уменьшению профиля выходного луча.
Недавно исследование, опубликованное в журнале по фотонике «APNexus», представило простой метод производства высокоточных APVE и продемонстрировало их использование в ряде приложений. Исследование возглавил Александр Йезахер из Медицинского университета Инсбрука в Австрии, и оно преодолевает ограничения в формировании света, упомянутые ранее.
В методе используется метод, называемый «прямое лазерное письмо» (DLW), который представляет собой высокоскоростную лазерную технологию, которая размещает воксели с определенными показателями преломления в трех измерениях внутри боросиликатного стекла для точного направления света для различных приложений.
Согласно сообщениям, исследователи разработали алгоритм, который стимулирует свет, проходящий через среду, для определения оптимального положения вокселей для достижения необходимой точности. Исходя из этого, они смогли создать от 154,000 308,000 до 20 1.75 вокселей за 7.5 минут, причем каждый воксель имел объем примерно 10 мкм × XNUMX мкм × XNUMX мкм. Кроме того, они использовали динамическое управление волновым фронтом для компенсации любой сферической аберрации (искажения профиля луча) лазера, сфокусированного на подложке во время процесса. Это гарантировало согласованность профиля каждого вокселя на каждой глубине среды.
Команда разработала три типа APVE, чтобы продемонстрировать применимость метода: формирователь интенсивности для управления распределением интенсивности входного луча, мультиплексор RGB для управления передачей красного, зеленого и синего спектров во входном луче и формирователь интенсивности. Сортировщик режима Эрмита-Гаусса (HG) для повышения скорости передачи данных.
Команда использовала формирователь интенсивности для преобразования гауссова луча в микромасштабное улыбающееся дугообразное распределение света, затем использовала мультиплексор для представления различных частей улыбающегося дугообразного распределения в разных цветах и, наконец, использовала сортировщик режима HG для преобразования нескольких Гауссовские моды, передаваемые по оптическим волокнам, в HG-моды. Во всех случаях устройство смогло передать входной сигнал без существенных потерь и достичь рекордной эффективности дифракции до 80%, установив новый эталон для APVE.
Этот новый метод открывает дверь к идеальной недорогой платформе для быстрого прототипирования высокоинтегрированных устройств трехмерного формирования света. Помимо простоты, низкой стоимости и высокой точности, этот метод также может быть распространен на другие подложки, включая нелинейные материалы. Его гибкость делает его подходящим для разработки широкого спектра 3D-устройств для использования в таких областях, как передача информации, оптические вычисления, многомодовые волоконные изображения, нелинейная фотоника и квантовая оптика.
Источник из ofweek.com
