Monipolttoiset metaleenit spektrien ja polarisaatioelliptisyyden tunnistamiseen ja rekonstruointiin

04. huhtikuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Uusi julkaisu alkaen Optoelektroniikka tiede ("Multifoci-metaleenit spektrien ja polarisaatioelliptisyyden tunnistamiseen ja rekonstruointiin") tarkastelee monipolttoisia metaleeneja spektrien ja polarisaatioelliptisyyden tunnistamiseen ja rekonstruointiin. Valon perusominaisuuksina spektrit ja polarisaatio kantavat elintärkeää tietoa valoaaltojen etenemisestä. Esimerkiksi spektrikuvaus voi heijastaa esineiden materiaalikoostumusta, kun taas polarisoitu kuvantaminen sisältää tietoa pinnan tekstuurista, valon polarisaatiosta ja/tai kohtauksen optisten ominaisuuksien tilajakaumasta. Valon aallonpituuden ja polarisaation tarjoaman tärkeän tiedon ansiosta monispektri- ja polarisoidut kuvantamistekniikat ovat erittäin kiinnostavia eri tieteen ja teknologian aloilla, mukaan lukien arkeologia, biologia, kaukokartoitus ja tähtitiede. Perinteiset monispektri- ja polarisaatiokuvauslaitteet perustuvat suodattimiin ja polarisaatioanalysaattoreihin, jotka vaativat yleensä useita otoksia halutun optisen tiedon keräämiseksi ja koostuvat isoista monipäästöjärjestelmistä tai mekaanisesti liikkuvista osista, ja niitä on vaikea integroida kompakteihin ja integroituihin optisiin järjestelmiin. Kuva 1. Spektri- ja polarisaatioelliptisyyden erottuneiden monifocimetallien suunnittelu. (Kuva: Compuscript) Metapinnat jotka saavuttavat täyden hallinnan valon ominaisuuksista, kuten vaiheista, amplitudeista ja polarisaatiotiloista, on osoitettu. Kaksiulotteisina optisina laitteina, jotka koostuvat aliaallonpituisista nanorakenteista, metapinnat soveltuvat integroitujen järjestelmien suunnitteluun. Nykyään metapintoja on käytetty monissa erilaisissa toiminnallisissa optisissa laitteissa, kuten optisissa näytöissä, kiertoradan kulmamomenttilaitteissa, säteenjakajissa, meta-holografiaelementeissä ja valokenttäkuvauksessa. Integroitujen ja kompaktien mallien toteuttamiseksi on käytetty metasurface-elementtejä polarisaatio- ja monispektrisissä optisissa järjestelmissä. Edelleen on kuitenkin pulaa metallilaitteista, jotka voivat saavuttaa sekä spektri- että polarisaatioresoluutioisia toimintoja samanaikaisesti säilyttäen samalla hyvän kuvantamissuorituskyvyn suurella numeerisella aukolla (NA). Tekniseltä puolelta, vaikka polarisaatiotilan määrittämiseen tarvitaan vähintään kolme projektiota, Poincare-pallon pituusaste (ilmaistuna myös polarisaatioelliptisyytenä) voi myös heijastaa runsaasti tietoa kohtauksesta. Professori Wei Xiongin, prof. Jinsong Xian ja professori Hui Gaon tutkimusryhmät Huazhongin tiede- ja teknologiayliopistosta ehdottivat spektri- ja polarisaatioelliptisyysresoluutiota monifocimetallien (SPMM) menetelmää spektri- ja polarisaatioelliptisyyden toteuttamiseksi. Erottuva kuvantaminen ilman liikkuvia osia tai tilaa vieviä spektri- ja polarisaatiooptiikkaa. Kuva 2. Monispektrinen ja polarisoitu kuvantaminen käyttämällä SPMM:ää laserlähteellä. (Kuva: Compuscript) Toisin kuin aiemmin esitellyt yleiset monispektri- tai polarisaatiokuvausjärjestelmät, SPMM voi kerätä halutun optisen tiedon vain yhdellä laukauksella, koska sen kaksitoista spektristä ja polarisaatiosta riippuvaista kuvaa eri paikoissa on, mikä yksinkertaistaa optisen tiedon keräämisprosessia. Tässä SPMM-suunnittelussa polttopisteiden/kuvien sijaintia ja intensiteettiä poltto-/kuvaustasolla voidaan muuttaa säätämällä tulevan valonsäteiden polarisaatioelliptisiä ja/tai spektrejä. Siksi sellaisenaan kehitetyllä SPMM-laitteella on sekä spesifisen polarisaatioelliptisyyden että diskreettien aallonpituuksien (tai spektrikaistojen) havaitsemis- ja rekonstruointikyky, samalla kun se säilyttää metallien normaalit toiminnot, kuten tarkennuksen ja kuvantamisen. Ja SPMM:ssä on jaettu aukkorakenne, jolla on ylivoimainen kuvantamissuorituskyky suuremman NA:n ansiosta kuin raportoidulla mikrometallimatriisimallilla, jolla on sama valmistuskoko ja polttoväli. SPMM:n kokeelliset demonstraatiot suoritetaan sekä koherentilla että epäkoherentilla valolla sen yleisen sovellettavuuden osoittamiseksi. Kuvattujen kohteiden valo sisältää runsaasti useisiin aallonpituuksiin ja polarisaatioelliptisyyteen liittyvää tietoa, joka yleensä katoaa tai jätetään huomiotta perinteisissä intensiteettipohjaisissa kuvantamismenetelmissä. Tämän ongelman ratkaisemiseksi SPMM luo kaksitoista fokusta tai kuvaa eri paikoissa, jotka vastaavat kuutta spektrikaistaa ja kahta ortogonaalista ympyräpolarisaatiotilaa. Lisäksi tiettyihin kohdealueisiin liittyvät spektrit ja polarisaatioelliptisyys (lineaarinen, elliptinen tai ympyrämäinen) voidaan selvittää ja rekonstruoida tunnistamalla tarkennus/kuvauspaikat ja vastaavat suhteelliset intensiteetit. Kuva 3. Monispektrinen ja polarisoitu kuvantaminen SPMM:llä tavallisilla valkoisilla valonsäteillä. (Kuva: Compuscript) SPMM:n suunnittelu ja fyysinen mekanismi perustuvat geometrisen vaiheen ja holografian periaatteisiin. Poikittaisesti dispergoituvan metallien toteuttamiseksi useiden linssien vaihejakaumat, joilla on eri toiminta-aallonpituudet ja vastaavat polttopisteet eri paikoissa, voidaan koodata yhdeksi metapintaelementiksi holografiaperiaatteella. Polarisaatiosta riippuvainen metallirakenne voidaan saada lisäämällä nämä kaksi Hadamard-tuotteen tulosta yhteen. Näiden metallien polttoasentoa voidaan vaihtaa muuttamalla tulevan valonsäteen polarisaatiota. Siksi SPMM, jossa on kaksitoista polttopistettä, voidaan saada yhdistämällä kaksi poikittaisesti hajoavaa metaleenia satunnaisesti yhdeksi metapinnan elementiksi, kuten kuvassa 1 on esitetty. Verrattuna olemassa oleviin erityisiin metapinnan spektrin tai polarisaation ilmaisuelementteihin, jotka perustuvat mikrometallimatriisiin, SPMM-kuvantamisen demonstroinnin avulla sekä tavallisilla koherenteilla (kuva 2) että epäkoherentilla valonlähteillä (kuva 3) tämä työ on osoittanut. Sen käytännön mahdollisuudet rakentaa erittäin kompakteja monispektrisiä ja polarisoituja kuvantamislaitteita ilman monipäästöistä suunnittelua monimutkaisten spektrisuodattimien tai mekaanisesti liikkuvien osien avulla. Lisäksi tämä SPMM-konsepti voidaan laajentaa mielivaltaisten pisteiden rekonstruoimiseen sekä pituus- että leveysasteilla Poincare-sfäärillä ja saavuttaa paljon hienompi spektrikaistojen osio parannetun metallien suunnittelun ja nanovalmistustekniikoiden avulla.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php