Multi-foci metalens للتعرف على الأطياف والاستقطاب وإعادة البناء

04 أبريل 2023 (أخبار Nanowerk) منشور جديد من علم البصريات الإلكترونية ("Multi-foci metalens للتعرف على الأطياف والاستقطاب وإعادة بنائها") تعتبر المعادن متعددة البؤر للتعرف على الأطياف والاستقطاب وإعادة البناء. كخصائص أساسية للضوء ، تحمل الأطياف والاستقطاب معلومات حيوية تتعلق بانتشار موجات الضوء. على سبيل المثال ، يمكن أن يعكس التصوير الطيفي التركيب المادي للأجسام ، بينما يحتوي التصوير المستقطب على معلومات حول نسيج السطح و / أو استقطاب الضوء و / أو التوزيع المكاني للخصائص البصرية للمشهد. نظرًا للمعلومات الهامة التي يوفرها الطول الموجي للضوء والاستقطاب ، فإن تقنيات التصوير متعدد الأطياف والمستقطبة تحظى باهتمام كبير في مختلف مجالات العلوم والتكنولوجيا ، بما في ذلك علم الآثار ، وعلم الأحياء ، والاستشعار عن بعد ، وعلم الفلك. تعتمد أجهزة التصوير التقليدية متعددة الأطياف والاستقطاب على المرشحات ومحللات الاستقطاب ، والتي تتطلب عادةً أخذ لقطات متعددة لجمع المعلومات البصرية المرغوبة وتتكون من أنظمة ضخمة متعددة المسارات أو أجزاء متحركة ميكانيكيًا ويصعب دمجها في أنظمة بصرية مدمجة ومتكاملة. التين. 1. تصميم الاهليلجيه الطيفية والاستقطاب حل معادن متعددة البؤر. (صورة: Compuscript) سطوح ميتاسور التي تحقق التحكم الكامل في خصائص الضوء ، مثل الأطوار والسعات وحالات الاستقطاب. نظرًا لكونها أجهزة بصرية ثنائية الأبعاد تتكون من بنى نانوية ذات أطوال موجية فرعية ، فإن الأسطح السطحية مناسبة لتصميم الأنظمة المتكاملة. اليوم ، تم استخدام metasurfaces في العديد من الأنواع المختلفة من الأجهزة البصرية الوظيفية ، مثل الشاشات البصرية ، وأجهزة الزخم الزاوي المداري ، ومقسمات الحزمة ، وعناصر meta-holography ، وتصوير مجال الضوء. لتحقيق تصميمات متكاملة ومضغوطة ، تم استخدام عناصر metasurface في الاستقطاب والأنظمة البصرية متعددة الأطياف. ومع ذلك ، لا يزال هناك نقص في أجهزة المعادن التي يمكنها تحقيق وظائف حل الطيف والاستقطاب في وقت واحد مع الحفاظ على أداء تصوير جيد مع فتحة عددية كبيرة (NA). من الناحية الفنية ، على الرغم من أن هناك حاجة لثلاثة إسقاطات على الأقل لتحديد حالة الاستقطاب ، يمكن أن يعكس خط طول مجال Poincare (يُعبر عنه أيضًا باسم إهليلجي الاستقطاب) معلومات وفيرة عن المشهد. اقترحت مجموعات البحث الخاصة بالبروفيسور وي شيونغ ، والبروفيسور جينسونغ شيا ، والبروفيسور هوي جاو من جامعة هواتشونغ للعلوم والتكنولوجيا ، منهجية إهليلجية طيفية واستقطابية تم حلها من خلال منهجية المعادن متعددة البؤر (SPMM) لتحقيق الطيف والاستقطاب الإهليلجي. حل التصوير دون الحاجة إلى أي أجزاء متحركة أو بصريات طيفية واستقطاب ضخمة. الشكل 2. التصوير متعدد الأطياف والمستقطب باستخدام SPMM مع مصدر الليزر. (الصورة: Compuscript) على عكس أنظمة التصوير متعددة الأطياف أو الاستقطاب الشائعة التي تم توضيحها سابقًا ، يمكن لـ SPMM جمع المعلومات البصرية المطلوبة من خلال لقطة واحدة فقط بسبب الصور الاثني عشر التي تعتمد على الطيف والاستقطاب في مواقع مختلفة ، مما يبسط عملية جمع البصريات معلومة. في تصميم SPMM هذا ، يمكن تغيير مواضع وشدة البؤر / الصور على المستوى البؤري / التصوير عن طريق ضبط اهليلجيه الاستقطاب و / أو أطياف أشعة الضوء الساقط. لذلك ، يمتلك جهاز SPMM المطور كلاً من قدرات الكشف وإعادة البناء للبيضاوي الاستقطاب المحدد وأطوال موجية منفصلة (أو نطاقات طيفية) مع الحفاظ على الوظائف الطبيعية للمعدن مثل التركيز والتصوير. وتتميز SPMM بتصميم فتحة تشاركي يتمتع بأداء تصوير فائق بسبب NA أكبر من تصميم مصفوفة المعادن الدقيقة كما تم الإبلاغ عنها بنفس حجم التصنيع والبعد البؤري. يتم إجراء العروض التجريبية لـ SPMM بإضاءة متماسكة وغير متماسكة لإثبات قابليتها للتطبيق العام. يحتوي الضوء المنبعث من الكائنات المصوّرة على معلومات غنية مرتبطة بأطوال موجية متعددة واستقطاب إهليلجي ، والتي عادةً ما تُفقد أو يتم تجاهلها في طرق التصوير التقليدية القائمة على الكثافة. لمعالجة هذه المشكلة ، ينشئ SPMM اثني عشر بؤرة أو صورة في مواضع مختلفة ، والتي تتوافق مع ستة نطاقات من الأطياف وحالتين من حالات الاستقطاب الدائري المتعامدة. علاوة على ذلك ، يمكن حل وإعادة تشكيل الأطياف والاستقطاب (الخطي أو الإهليلجي أو الدائري) المتعلق بمناطق كائن معينة عن طريق تحديد مواضع التركيز / التصوير والشدة النسبية المقابلة. الشكل 3. التصوير متعدد الأطياف والمستقطب باستخدام SPMM مع أشعة الضوء الأبيض العادية. (الصورة: Compuscript) يعتمد التصميم والآلية الفيزيائية لـ SPMM على مبادئ المرحلة الهندسية والتصوير المجسم. لتحقيق المعادن المشتتة بشكل مستعرض ، يمكن ترميز توزيعات الطور للعدسات المتعددة التي تمتلك أطوال موجية مختلفة للعمل مع بؤر مقابلة في مواضع مختلفة إلى عنصر metasurface واحد بواسطة مبدأ التصوير المجسم. يمكن الحصول على تصميم المعادن المعتمد على الاستقطاب عن طريق إضافة نتيجتي منتج Hadamard معًا. يمكن تبديل الموضع البؤري لهذا المعدن عن طريق تغيير استقطاب شعاع الضوء الساقط. لذلك ، يمكن الحصول على SPMM مع اثني عشر بؤرة من خلال الجمع بين اثنين من المعادن المشتتة بشكل مستعرض بشكل عشوائي كعنصر metasurface واحد ، كما هو موضح في الشكل 1. بالمقارنة مع أطياف السطح الخارق الخاصة الحالية أو عناصر الكشف عن الاستقطاب على أساس مجموعة المعادن الدقيقة ، من خلال عرض تصوير SPMM مع كل من مصادر الضوء المتماسكة العادية (الشكل 2) ومصادر الضوء غير المتماسكة (الشكل 3) ، أظهر هذا العمل إمكاناته العملية لبناء أجهزة تصوير متعددة الأطياف ومستقطبة مدمجة للغاية دون الحاجة إلى تصميم متعدد التمريرات باستخدام مرشحات طيفية معقدة أو أجزاء متحركة ميكانيكيًا. علاوة على ذلك ، يمكن أن يمتد مفهوم SPMM هذا إلى إعادة بناء النقاط التعسفية مع كل من خطوط الطول والعرض على مجال Poincare وتحقيق تقسيم أكثر دقة للنطاقات الطيفية من خلال تحسين تصميم المعادن وتقنيات التصنيع النانوي.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php