Ultimate magazine theme for WordPress.

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق

0

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق

 

 

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق
گریتینگ پراش تولید شده با یک پروب اسکن گرم. خط قرمز نمای سطح گریتینگ را نشان می دهد. اعتبار: ETH زوریخ / نولان لاسالین

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق محققان ETH Zurich روشی را برای تولید سطوح موج دار با دقت نانومتر ابداع کرده اند. در آینده این روش می تواند مورد استفاده قرار گیرد ، به عنوان مثال ، مولفه های نوری برای انتقال داده در اینترنت حتی کارآمدتر و فشرده تر می شوند.

دانشکده ها : در هفته های اخیر بار دیگر اهمیت فناوری های مبتنی بر نور برای جامعه ما نشان داده شد. به لطف اینترنت ، میلیون ها نفر می توانند از راه دور کار کنند ، وارد کلاس های مجازی شوند یا با دوستان و اقوام صحبت کنند. به نوبه خود ، اینترنت قدرت خود را مدیون پالس های نوری بی شماری است که مقدار زیادی داده از طریق فیبرهای نوری به سراسر جهان ارسال می شود.

برای هدایت و کنترل این پالس های نور ، از فناوری های مختلفی استفاده شده است. یکی از قدیمی ترین و مهمترین پراش grating است ، که نور مختلف را منحرف می کند رنگها در جهات دقیقاً تعیین شده است. برای دهه ها ، دانشمندان در تلاشند تا طراحی و تولید توری های پراش را بهبود بخشند تا آنها را برای کاربردهای سخت گیرانه امروزی مناسب سازند. در ETH زوریخ ، گروهی از محققان به سرپرستی دیوید نوریس ، استاد گروه مهندسی مکانیک و فرآیند ، روشی کاملاً جدید را ایجاد کرده اند که با استفاده از آن می توان توری پراش کارآمدتر و دقیق تری تولید کرد. آنها این کار را با همکاران خود در دانشگاه اوترخت و شرکت Heidelberg Instruments Nano که به عنوان spin-off ETH SwissLitho تاسیس شد ، انجام دادند. محققان نتایج را در مجله علمی طبیعت منتشر کردند.

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق
شبکه های پراش ETH با الگوبرداری از یک لایه پلیمری (سبز) با یک پروب اسکن گرم تولید می شوند. سپس یک لایه نقره ای (خاکستری) رسوب می کند که در نهایت با یک اسلاید شیشه ای (آبی) جدا می شود. اعتبار: ETH زوریخ / نولان لاسالین

تداخل در شیارها

توری های پراش بر اساس اصل تداخل است. وقتی یک موج نوری به یک سطح شیاردار برخورد کند ، به خیلی کوچکتر تقسیم می شود امواج ، هر یک از شیارهای جداگانه منشا می گیرند. وقتی این امواج از سطح خارج می شوند ، بسته به جهت حرکت و طول موج آنها (که به رنگ آنها مربوط می شود) می توانند با هم جمع شوند یا یکدیگر را لغو کنند. این توضیح می دهد که چرا سطح سی دی ، که داده ها روی آن در شیارهای کوچک ذخیره می شود ، هنگامی که با نور سفید روشن می شود رنگین کمان رنگ منعکس شده ایجاد می کند.

برای اینکه شیارهای پراش به درستی کار کنند ، شیارهای آن باید دارای جدایی مانند طول موج نور باشند ، که تقریباً یک میکرومتر است – صد برابر کوچکتر از عرض موی انسان. نولان لاسالین ، دکترا می گوید: “به طور سنتی ، این شیارها با استفاده از تکنیک های تولیدی از صنعت میکروالکترونیک در سطح ماده حک می شوند.” دانشجو در گروه نوریس و اولین نویسنده مطالعه. “اما این بدان معناست که شیارهای گریتینگ نسبتاً مربعی شکل هستند. از طرف دیگر ، فیزیک به ما می گوید که باید شیارهایی با الگوی موج دار و صاف مانند موج در دریاچه داشته باشیم.” شیارهای ساخته شده با روش های سنتی می توانند تقریباً تقریباً تقریبی باشند ، که به نوبه خود بدان معنی است که پراش گرتیون نور را با کارایی کمتری هدایت می کند. با پیگیری رویکردی کاملاً جدید ، نوریس و همکارانش اکنون راه حلی برای این مشکل کشف کرده اند.

روشی برای تولید گریتینگ های پراش دقیق
گریتینگ پراش دو بعدی با سطح موج دار ، با استفاده از روش ETH (تصویر میکروسکوپ الکترونی) تولید می شود. اعتبار: ETH زوریخ / نولان لاسالین

الگوی سطح با یک کاوشگر گرم

رویکرد آنها مبتنی بر فناوری است که ریشه آن نیز در زوریخ است. نوریس می گوید: “روش ما نوه بزرگی از میکروسکوپ تونل زنی اسکن کننده است که تقریباً چهل سال پیش توسط گرد بینینیگ و هاینریش روهرر اختراع شد که بعداً برای کار خود جایزه نوبل را بردند.” در چنین میکروسکوپی ، سطوح مواد توسط نوک تیز یک کاوشگر با وضوح بالا اسکن می شود. تصاویر حاصل از چنین اسکن حتی می تواند اتمهای جداگانه یک ماده را نشان دهد.

اما ، برعکس ، می توان از نوک تیز برای الگوسازی یک ماده و در نتیجه تولید سطوح مواج استفاده کرد. برای انجام این کار ، محققان نوک کاوشگر اسکن را تقریباً به ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد گرم کرده و در مکانهای خاصی آن را به سطح پلیمر فشار می دهند. این امر باعث تجزیه و تبخیر مولکول های پلیمر در آن مکان ها می شود و باعث می شود سطح دقیقاً مجسمه سازی شود. به این ترتیب ، دانشمندان می توانند پروفایل های سطح دلخواه را به صورت نقطه به نقطه در لایه پلیمری با وضوح چند نانومتر. سرانجام ، با رسوب یک لایه نقره ای بر روی پلیمر ، این الگو به یک ماده نوری منتقل می شود. سپس می توان لایه نقره را از پلیمر جدا کرد و به عنوان بازتابنده گریتینگ پراش .

“نوریس می گوید:” این امر به ما امکان می دهد توری های پراش دلخواه و با دقت فقط چند فاصله اتمی در لایه نقره تولید کنیم. برخلاف شیارهای مربع شکل سنتی ، این نوع گریتینگ ها دیگر تقریب نیستند ، بلکه در واقع کامل هستند و می توانند به گونه ای شکل بگیرند که تداخل امواج نور منعکس شده الگوهای دقیقاً قابل کنترل ایجاد کند.

انواع برنامه ها

چنین توری های کاملی امکان های جدیدی را برای کنترل نور فراهم می کند که دارای دامنه است در مورد برنامه های کاربردی ، نوریس می گوید: “به عنوان مثال ، می توان از فن آوری جدید برای ساخت توری های پراش کوچک در مدارهای مجتمع استفاده کرد که با استفاده از آنها می توان سیگنال های نوری را به صورت مثرتر ارسال ، دریافت و هدایت کرد.” لاسالین اضافه می کند ، “به طور کلی ، ما می توانیم از چنین توری های پراش برای ساخت نوری بسیار کوچک استفاده کنیم دستگاههایی مانند میکرو لیزرهای روی تراشه. ” او می گوید ، این دستگاه های کوچک شده از لنزهای دوربین فوق نازک گرفته تا هولوگرام های جمع و جور با تصاویر واضح تر هستند. آنها نویدبخش تأثیر گسترده ای در فن آوری های نوری مانند دوربین های هوشمند تلفن های هوشمند آینده ، حسگرهای زیستی یا دید مستقل برای ربات ها و اتومبیل های خودران هستند. “

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.