स्पेक्ट्रा और ध्रुवीकरण अण्डाकार पहचान और पुनर्निर्माण के लिए मल्टी-फोसी मेटलेंस

अप्रैल 04, 2023 (नानावरक न्यूज़) से एक नया प्रकाशन ऑप्टो-इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान ("स्पेक्ट्रा और ध्रुवीकरण अण्डाकारता पहचान और पुनर्निर्माण के लिए मल्टी-फोसी मेटलेंस") स्पेक्ट्रा और ध्रुवीकरण अण्डाकार पहचान और पुनर्निर्माण के लिए मल्टी-फोसी मेटलेंस पर विचार करता है। प्रकाश के मूलभूत गुणों के रूप में, स्पेक्ट्रा और ध्रुवीकरण प्रकाश तरंगों के प्रसार से संबंधित महत्वपूर्ण जानकारी रखते हैं। उदाहरण के लिए, वर्णक्रमीय इमेजिंग वस्तुओं की भौतिक संरचना को प्रतिबिंबित कर सकती है, जबकि ध्रुवीकृत इमेजिंग में सतह की बनावट, प्रकाश ध्रुवीकरण, और/या किसी दृश्य के ऑप्टिकल गुणों के स्थानिक वितरण की जानकारी होती है। प्रकाश तरंग दैर्ध्य और ध्रुवीकरण द्वारा प्रदान की गई महत्वपूर्ण जानकारी के कारण, मल्टीस्पेक्ट्रल और ध्रुवीकृत इमेजिंग प्रौद्योगिकियां पुरातत्व, जीव विज्ञान, रिमोट सेंसिंग और खगोल विज्ञान सहित विभिन्न विज्ञान और प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में महत्वपूर्ण रुचि रखती हैं। पारंपरिक मल्टीस्पेक्ट्रल और ध्रुवीकरण इमेजिंग उपकरण फिल्टर और ध्रुवीकरण विश्लेषकों पर आधारित होते हैं, जिन्हें आमतौर पर वांछित ऑप्टिकल जानकारी एकत्र करने के लिए कई शॉट लेने की आवश्यकता होती है और इसमें भारी मल्टी-पास सिस्टम या यांत्रिक रूप से चलने वाले हिस्से होते हैं और कॉम्पैक्ट और एकीकृत ऑप्टिकल सिस्टम में एकीकृत करना मुश्किल होता है। चित्र 1. स्पेक्ट्रा का डिज़ाइन- और ध्रुवीकरण अण्डाकारता हल किए गए बहु-फ़ॉसी मेटलेंस। (छवि: कंपोस्क्रिप्ट) मेटासर्फ्स जो चरण, आयाम और ध्रुवीकरण अवस्था जैसे प्रकाश गुणों पर पूर्ण नियंत्रण प्राप्त करते हैं, का प्रदर्शन किया गया है। उप-तरंग दैर्ध्य नैनोस्ट्रक्चर से युक्त दो-आयामी ऑप्टिकल उपकरणों के रूप में, मेटासर्फेस एकीकृत प्रणालियों के डिजाइन के लिए उपयुक्त हैं। आज, मेटासर्फेस का उपयोग कई अलग-अलग प्रकार के कार्यात्मक ऑप्टिकल उपकरणों में किया गया है, जैसे ऑप्टिकल डिस्प्ले, कक्षीय कोणीय गति उपकरण, बीम स्प्लिटर्स, मेटा-होलोग्राफी तत्व और प्रकाश-क्षेत्र इमेजिंग। एकीकृत और कॉम्पैक्ट डिज़ाइन को साकार करने के लिए, ध्रुवीकरण और मल्टीस्पेक्ट्रल ऑप्टिकल सिस्टम में मेटासर्फेस तत्वों का उपयोग किया गया है। हालाँकि, मेटलेंस उपकरणों की कमी बनी हुई है जो बड़े संख्यात्मक एपर्चर (एनए) के साथ एक अच्छा इमेजिंग प्रदर्शन बनाए रखते हुए स्पेक्ट्रा- और ध्रुवीकरण-समाधान दोनों कार्यक्षमताओं को एक साथ प्राप्त कर सकते हैं। तकनीकी पक्ष पर, हालांकि ध्रुवीकरण की स्थिति निर्धारित करने के लिए कम से कम तीन अनुमानों की आवश्यकता होती है, पॉइंकेयर क्षेत्र का देशांतर (ध्रुवीकरण अण्डाकार के रूप में भी व्यक्त) भी दृश्य की प्रचुर जानकारी को प्रतिबिंबित कर सकता है। हुआज़होंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रो. वेई जिओंग, प्रो. जिनसॉन्ग ज़िया और प्रो. हुई गाओ के अनुसंधान समूहों ने स्पेक्ट्रा- और ध्रुवीकरण अण्डाकारता का एहसास करने के लिए एक स्पेक्ट्रा- और ध्रुवीकरण अण्डाकार समाधान बहु-फोसी मेटलेंस (एसपीएमएम) पद्धति का प्रस्ताव दिया। किसी भी गतिशील भाग या भारी वर्णक्रमीय और ध्रुवीकरण प्रकाशिकी की आवश्यकता के बिना हल की गई इमेजिंग। चित्र 2. लेजर स्रोत के साथ एसपीएमएम का उपयोग करके मल्टीस्पेक्ट्रल और ध्रुवीकृत इमेजिंग। (छवि: कंप्युस्क्रिप्ट) पहले प्रदर्शित सामान्य मल्टीस्पेक्ट्रल या ध्रुवीकरण इमेजिंग सिस्टम के विपरीत, एसपीएमएम विभिन्न स्थानों पर अपने बारह स्पेक्ट्रा- और ध्रुवीकरण-निर्भर छवियों के कारण केवल एक शॉट द्वारा वांछित ऑप्टिकल जानकारी एकत्र कर सकता है, जो ऑप्टिकल एकत्र करने की प्रक्रिया को सरल बनाता है। जानकारी। इस एसपीएमएम डिजाइन में, ध्रुवीकरण अण्डाकारता और/या आपतित प्रकाश किरणों के स्पेक्ट्रा को ट्यून करके फोकल/इमेजिंग विमान पर फोकस/छवियों की स्थिति और तीव्रता को बदला जा सकता है। इसलिए, विकसित एसपीएमएम डिवाइस में फ़ोकसिंग और इमेजिंग जैसे मेटलेंस के सामान्य कार्यों को बनाए रखते हुए विशिष्ट ध्रुवीकरण अण्डाकारता और असतत तरंग दैर्ध्य (या वर्णक्रमीय बैंड) का पता लगाने और पुनर्निर्माण दोनों क्षमताएं होती हैं। और एसपीएमएम में एक साझा एपर्चर डिज़ाइन है जो समान निर्माण आकार और फोकल लंबाई के साथ रिपोर्ट किए गए माइक्रो-मेटलेंस सरणी डिज़ाइन की तुलना में बड़े एनए के कारण बेहतर इमेजिंग प्रदर्शन रखता है। एसपीएमएम का प्रायोगिक प्रदर्शन इसकी सामान्य प्रयोज्यता को साबित करने के लिए सुसंगत और असंगत दोनों प्रकाश के साथ किया जाता है। चित्रित वस्तुओं के प्रकाश में कई तरंग दैर्ध्य और ध्रुवीकरण अण्डाकारता से जुड़ी समृद्ध जानकारी होती है, जो आमतौर पर पारंपरिक तीव्रता-आधारित इमेजिंग विधियों में खो जाती है या अनदेखा कर दी जाती है। इस समस्या को हल करने के लिए, एसपीएमएम विभिन्न स्थानों पर बारह फ़ॉसी या छवियां उत्पन्न करता है, जो स्पेक्ट्रा के छह बैंड और दो ऑर्थोगोनल परिपत्र ध्रुवीकरण राज्यों के अनुरूप हैं। इसके अलावा, विशिष्ट वस्तु क्षेत्रों से संबंधित स्पेक्ट्रा और ध्रुवीकरण अण्डाकारता (रैखिक, अण्डाकार, या गोलाकार) को फोकसिंग/इमेजिंग स्थितियों और संबंधित सापेक्ष तीव्रता की पहचान करके हल और पुनर्निर्माण किया जा सकता है। चित्र 3. साधारण सफेद प्रकाश किरणों के साथ एसपीएमएम का उपयोग करके मल्टीस्पेक्ट्रल और ध्रुवीकृत इमेजिंग। (छवि: कंप्युस्क्रिप्ट) एसपीएमएम का डिज़ाइन और भौतिक तंत्र ज्यामितीय चरण और होलोग्राफी के सिद्धांतों पर आधारित है। ट्रांसवर्सली फैलाने वाले धातुओं का एहसास करने के लिए, कई लेंसों के चरण वितरण, जिनमें अलग-अलग स्थानों पर संबंधित फ़ॉसी के साथ अलग-अलग कार्यशील तरंग दैर्ध्य होते हैं, को होलोग्राफी सिद्धांत द्वारा एकल मेटासर्फेस तत्व में एन्कोड किया जा सकता है। इन दो हैडामर्ड उत्पाद परिणामों को एक साथ जोड़कर ध्रुवीकरण-निर्भर मेटलेंस डिज़ाइन प्राप्त किया जा सकता है। आपतित प्रकाश किरण के ध्रुवीकरण को बदलकर इस धातु की फोकल स्थिति को बदला जा सकता है। इसलिए, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, बारह फ़ॉसी के साथ एक एसपीएमएम दो ट्रांसवर्सली फैलाने वाले मेटलेंस को यादृच्छिक रूप से एक एकल मेटासर्फेस तत्व के रूप में जोड़कर प्राप्त किया जा सकता है। माइक्रो-मेटलेंस सरणी के आधार पर मौजूदा विशेष मेटासर्फेस स्पेक्ट्रा- या ध्रुवीकरण पहचान तत्वों की तुलना में, सामान्य सुसंगत (चित्र 2) और असंगत प्रकाश स्रोतों (चित्र 3) दोनों के साथ एसपीएमएम इमेजिंग के प्रदर्शन के माध्यम से, इस कार्य ने बिना किसी आवश्यकता के अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट मल्टीस्पेक्ट्रल और ध्रुवीकृत इमेजिंग उपकरणों के निर्माण के लिए अपनी व्यावहारिक क्षमता प्रदर्शित की है। जटिल वर्णक्रमीय फिल्टर या यांत्रिक रूप से चलने वाले भागों का उपयोग करके मल्टी-पास डिज़ाइन। इसके अलावा, इस एसपीएमएम अवधारणा को पॉइंकेयर क्षेत्र पर देशांतर और अक्षांश दोनों के साथ मनमाने बिंदुओं के पुनर्निर्माण तक बढ़ाया जा सकता है और बेहतर मेटलेंस डिजाइन और नैनोफैब्रिकेशन तकनीकों के माध्यम से वर्णक्रमीय बैंड के बहुत बेहतर विभाजन को प्राप्त किया जा सकता है।

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php