โลหะหลายจุดโฟกัสสำหรับการจดจำสเปกตรัมและโพลาไรเซชันวงรีและการสร้างใหม่

04 เม.ย. 2023 (ข่าวนาโนเวิร์ค) สิ่งพิมพ์ใหม่จาก วิทยาศาสตร์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ (“โลหะหลายโฟกัสสำหรับการรับรู้และสร้างวงรีสเปกตรัมและโพลาไรเซชัน”) พิจารณา multi-foci metalens สำหรับการรับรู้และสร้างวงรีสเปกตรัมและโพลาไรเซชันใหม่ เนื่องจากคุณสมบัติพื้นฐานของแสง สเปกตรัมและโพลาไรเซชันจึงมีข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับการแพร่กระจายของคลื่นแสง ตัวอย่างเช่น การถ่ายภาพสเปกตรัมสามารถสะท้อนองค์ประกอบวัสดุของวัตถุ ในขณะที่การถ่ายภาพโพลาไรซ์ประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับพื้นผิวของพื้นผิว โพลาไรซ์แสง และ/หรือการกระจายเชิงพื้นที่ของคุณสมบัติทางแสงของฉาก เนื่องจากข้อมูลสำคัญที่ได้จากความยาวคลื่นแสงและโพลาไรเซชัน เทคโนโลยีการถ่ายภาพแบบหลายสเปกตรัมและโพลาไรซ์จึงเป็นที่สนใจอย่างมากในสาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีต่างๆ รวมถึงโบราณคดี ชีววิทยา การสำรวจระยะไกล และดาราศาสตร์ อุปกรณ์สร้างภาพหลายสเปกตรัมและโพลาไรเซชันแบบทั่วไปใช้ตัวกรองและเครื่องวิเคราะห์โพลาไรเซชัน ซึ่งโดยปกติจะต้องถ่ายภาพหลายช็อตเพื่อรวบรวมข้อมูลออพติคัลที่ต้องการ และประกอบด้วยระบบมัลติพาสขนาดใหญ่หรือชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวด้วยกลไก และยากต่อการรวมเข้ากับระบบออพติคอลที่มีขนาดกะทัดรัดและบูรณาการ รูปที่ 1 การออกแบบวงรีสเปกตรัมและโพลาไรเซชันช่วยแก้ไขโลหะที่มีจุดโฟกัสหลายจุด (ภาพ: บทประพันธ์) เมตาพื้นผิว มีการแสดงให้เห็นว่าสามารถควบคุมคุณสมบัติของแสงได้อย่างเต็มที่ เช่น เฟส แอมพลิจูด และสถานะโพลาไรเซชัน เนื่องจากอุปกรณ์ออพติคอลสองมิติประกอบด้วยโครงสร้างนาโนที่มีความยาวคลื่นย่อย metasurface จึงเหมาะสำหรับการออกแบบระบบรวม ปัจจุบัน metasurfaces ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์ออพติคัลที่ใช้งานได้หลายประเภท เช่น จอแสดงผลแบบออพติคอล อุปกรณ์โมเมนตัมเชิงมุมของวงโคจร ตัวแยกลำแสง องค์ประกอบเมตาโฮโลแกรม และการถ่ายภาพสนามแสง เพื่อให้เกิดการออกแบบที่บูรณาการและกะทัดรัด จึงมีการใช้องค์ประกอบ metasurface ในระบบโพลาไรเซชันและออพติคอลแบบหลายสเปกตรัม อย่างไรก็ตาม ยังคงขาดอุปกรณ์โลหะที่สามารถบรรลุฟังก์ชันการแก้ไขทั้งสเปกตรัมและโพลาไรเซชันพร้อมกัน ขณะเดียวกันก็รักษาประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่ดีด้วยรูรับแสงตัวเลข (NA) ขนาดใหญ่ ในด้านเทคนิค แม้ว่าจะต้องมีการฉายภาพอย่างน้อยสามครั้งเพื่อกำหนดสถานะโพลาไรเซชัน ลองจิจูดของทรงกลม Poincare (หรือแสดงเป็นรูปวงรีโพลาไรเซชัน) ก็สามารถสะท้อนข้อมูลมากมายของฉากได้เช่นกัน กลุ่มวิจัยของ Prof. Wei Xiong, Prof. Jinsong Xia และ Prof. Hui Gao จาก Huazhong University of Science and Technology ได้เสนอวิธีวิทยาสเปกตรัมและโพลาไรเซชันที่แก้ไขด้วย multi-foci metalens (SPMM) เพื่อให้ทราบถึงภาวะรีสเปกตรัมและโพลาไรเซชัน แก้ไขภาพโดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือเลนส์สเปกตรัมและโพลาไรซ์ขนาดใหญ่ รูปที่ 2 การถ่ายภาพหลายสเปกตรัมและโพลาไรซ์โดยใช้ SPMM พร้อมแหล่งกำเนิดเลเซอร์ (ภาพ: Compuscript) แตกต่างจากระบบการถ่ายภาพแบบหลายสเปกตรัมหรือโพลาไรเซชันทั่วไปที่แสดงให้เห็นก่อนหน้านี้ SPMM สามารถรวบรวมข้อมูลทางแสงที่ต้องการด้วยการถ่ายภาพเพียงครั้งเดียวเนื่องจากมีภาพ XNUMX สเปกตรัมและโพลาไรเซชันที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งต่างๆ ซึ่งช่วยให้กระบวนการรวบรวมแสงทำได้ง่ายขึ้น ข้อมูล. ในการออกแบบ SPMM นี้ ตำแหน่งและความเข้มของจุดโฟกัส/ภาพบนระนาบโฟกัส/การถ่ายภาพสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการปรับวงรีโพลาไรเซชันและ/หรือสเปกตรัมของลำแสงที่ตกกระทบ ดังนั้น อุปกรณ์ SPMM ที่ได้รับการพัฒนาจึงมีทั้งความสามารถในการตรวจจับและการสร้างใหม่ของวงรีโพลาไรเซชันเฉพาะและความยาวคลื่นที่ไม่ต่อเนื่อง (หรือแถบสเปกตรัม) ในขณะที่ยังคงการทำงานตามปกติของโลหะ เช่น การโฟกัสและการสร้างภาพ และ SPMM มีการออกแบบช่องรับแสงที่ใช้ร่วมกันซึ่งมีประสิทธิภาพการถ่ายภาพที่เหนือกว่า เนื่องจากมี NA ที่ใหญ่กว่าการออกแบบอาเรย์ไมโครเมทัลเลนส์ตามที่รายงานไว้ โดยมีขนาดการผลิตและทางยาวโฟกัสเท่ากัน การสาธิตเชิงทดลองของ SPMM จะดำเนินการโดยใช้แสงทั้งแบบต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่องกันเพื่อพิสูจน์ความสามารถในการนำไปใช้โดยทั่วไป แสงจากวัตถุที่ถ่ายภาพมีข้อมูลมากมายที่เกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นหลายค่าและภาวะรีโพลาไรเซชัน ซึ่งมักจะสูญหายหรือถูกละเลยในวิธีการถ่ายภาพที่อิงความเข้มแบบดั้งเดิม เพื่อแก้ไขปัญหานี้ SPMM จะสร้างจุดโฟกัสหรือรูปภาพสิบสองภาพในตำแหน่งที่แตกต่างกัน ซึ่งสอดคล้องกับสเปกตรัมหกแถบและสถานะโพลาไรเซชันแบบวงกลมตั้งฉากสองสถานะ นอกจากนี้ สเปกตรัมและวงรีโพลาไรเซชัน (เชิงเส้น วงรี หรือวงกลม) ที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่วัตถุเฉพาะสามารถแก้ไขได้และสร้างใหม่โดยการระบุตำแหน่งการโฟกัส/การถ่ายภาพและความเข้มสัมพัทธ์ที่สอดคล้องกัน รูปที่ 3 การถ่ายภาพแบบหลายสเปกตรัมและโพลาไรซ์โดยใช้ SPMM พร้อมลำแสงสีขาวธรรมดา (รูปภาพ: Compuscript) การออกแบบและกลไกทางกายภาพของ SPMM ขึ้นอยู่กับหลักการของเฟสเรขาคณิตและโฮโลแกรม เพื่อให้ทราบถึงโลหะที่กระจายตัวตามขวาง การกระจายเฟสของเลนส์หลายตัวที่มีความยาวคลื่นในการทำงานที่แตกต่างกันโดยมีจุดโฟกัสที่สอดคล้องกันที่ตำแหน่งที่แตกต่างกันสามารถเข้ารหัสเป็นองค์ประกอบ metasurface เดียวโดยหลักการโฮโลแกรม การออกแบบโลหะที่ขึ้นกับโพลาไรเซชันสามารถหาได้โดยการเพิ่มผลลัพธ์ของผลิตภัณฑ์ Hadamard ทั้งสองนี้เข้าด้วยกัน ตำแหน่งโฟกัสของโลหะนี้สามารถเปลี่ยนได้โดยการเปลี่ยนโพลาไรเซชันของลำแสงที่ตกกระทบ ดังนั้น สามารถหา SPMM ที่มี 1 foci ได้โดยการรวม metalense ที่กระจายตัวตามขวางสองตัวเข้าด้วยกันแบบสุ่มเป็นองค์ประกอบ metasurface เดียว ดังแสดงในรูปที่ 2 เมื่อเปรียบเทียบกับองค์ประกอบการตรวจจับสเปกตรัมหรือโพลาไรซ์ metasurface พิเศษที่มีอยู่โดยอิงจากอาร์เรย์ micro-metalens ผ่านการสาธิตการถ่ายภาพ SPMM ที่มีทั้งการเชื่อมโยงกันแบบธรรมดา (รูปที่ 3) และแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ต่อเนื่องกัน (รูปที่ XNUMX) งานนี้ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในทางปฏิบัติในการสร้างอุปกรณ์ถ่ายภาพหลายสเปกตรัมและโพลาไรซ์ที่มีขนาดกะทัดรัดเป็นพิเศษโดยไม่จำเป็นต้องใช้ การออกแบบหลายรอบโดยใช้ตัวกรองสเปกตรัมที่ซับซ้อนหรือชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวด้วยกลไก ยิ่งไปกว่านั้น แนวคิด SPMM นี้สามารถขยายไปสู่การสร้างจุดตามอำเภอใจขึ้นใหม่ด้วยทั้งลองจิจูดและละติจูดบนทรงกลม Poincare และบรรลุการแบ่งส่วนของแถบสเปกตรัมที่ละเอียดยิ่งขึ้นผ่านการออกแบบโลหะที่ได้รับการปรับปรุงและเทคนิคการผลิตนาโน

• เนื้อหาที่ขับเคลื่อนด้วย SEO และการเผยแพร่ประชาสัมพันธ์ รับการขยายวันนี้
• เพลโตบล็อคเชน Web3 Metaverse ข่าวกรอง ขยายความรู้. เข้าถึงได้ที่นี่.
• ที่มา: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62735.php