Цифровая планарная голография
Цифровая планарная голография (ЦПГ) — метод проектирования и изготовления миниатюрных компонентов интегральной оптики . Его придумал Владимир Янков и впервые опубликовал в 2003 году. [ 1 ] [ 2 ] Суть технологии DPH заключается во внедрении разработанных компьютером цифровых голограмм внутрь планарного волновода . Свет распространяется через плоскость голограммы, а не перпендикулярно, что обеспечивает длинный путь взаимодействия. Преимущества длинного пути взаимодействия уже давно используются в объемных или толстых голограммах . Плоская конфигурация поставщика голограмм для облегчения доступа к встроенной диаграмме, облегчающей ее изготовление.
Свет можно удерживать в волноводах за счет градиента показателя преломления. Свет распространяется в слое сердцевины, окруженном слоем(ями) оболочки, который следует выбирать таким образом, чтобы показатель преломления сердцевины N core был больше, чем показатель преломления оболочки N плакированной : N сердцевины > N плакированной . Цилиндрические волноводы (оптические волокна) обеспечивают одномерное распространение света вдоль оси. Плоские волноводы , изготовленные путем последовательного нанесения плоских слоев прозрачных материалов с соответствующим градиентом показателя преломления на стандартную пластину, удерживают свет в одном направлении (ось z) и допускают свободное распространение в двух других (оси x и y).
Световые волны, распространяющиеся в активной зоне, в небольшой степени проникают в оба слоя оболочки. Если показатель преломления модулируется на пути волны, свет каждой заданной длины волны можно направить в нужную точку.
Технология DPH, или голограмма Янкова, включает в себя проектирование и изготовление голографических наноструктур внутри планарного волновода, обеспечивающих обработку и управление светом. Существует множество способов модуляции показателя преломления сердцевины, самый простой из которых — гравировка необходимого рисунка средствами нанолитографии. Модуляция создается путем внедрения цифровой голограммы на нижнюю или верхнюю поверхность ядра или на обе из них. Согласно заявлению NOD ( Nano-Optic Devices, LLC (NOD) , архивировано 30 сентября 2008 г. в Wayback Machine ), можно использовать стандартные литографические процессы, что делает массовое производство простым и недорогим. Наноимпринтинг может стать еще одним жизнеспособным методом изготовления моделей DPH.
Каждый шаблон DPH настраивается для конкретного приложения и генерируется на компьютере. Он состоит из многочисленных наноканавок шириной около 100 нм каждая, расположенных таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность для конкретного применения.
Устройства изготавливаются на стандартных пластинах; одно из типовых устройств представлено ниже (с сайта NOD). Хотя общее количество наноканавок огромно (≥10 6 ), типичный размер устройств DPH составляет миллиметр. Небольшие размеры DPH позволяют комбинировать его с другими элементами фотонных интегральных схем , например, с грубыми демультиплексорами. [ 3 ] и интерферометры . [ 4 ]
Компания Nano-Optic Devices, LLC (NOD). Архивировано 30 сентября 2008 г. в Wayback Machine, разработала технологию DPH и применила ее для коммерциализации наноспектрометров. Существуют дополнительные многочисленные применения DPH в интегральной оптике . Обратите внимание, что DPH может быть составлен из одинаковых пикселей[5].
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Янков Владимир; Бабин, Сергей; Ивонин Игорь; Гольцов, Александр; Морозов Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов Андрей; Клей, Эрнст Бернхард (14 августа 2003 г.). «Цифровая планарная голография и мультиплексор/демультиплексор с дискретной дисперсией». Активные и пассивные оптические компоненты для связи WDM III . Том. 5246. Международное общество оптики и фотоники. стр. 608–621. дои : 10.1117/12.511426 .
- ^ Янков Владимир Владимирович; Бабин, Сергей; Ивонин Игорь; Гольцов, Александр Ю; Морозов Анатолий; Полонский, Леонид; Спектор, Майкл; Талапов Андрей; Клей, Эрнст-Бернхард (17 июня 2003 г.). «Фотонные квазикристаллы с запрещенной зоной для интегрированных устройств WDM». Оптические устройства для оптоволоконной связи IV . Том. 4989. Международное общество оптики и фотоники. стр. 131–143. дои : 10.1117/12.488214 .
- ^ Калафиоре, Джузеппе; Кошелев Александр; Дуи, Скотт; Гольцов, Александр; Сасоров Павел; Бабин, Сергей; Янков Владимир; Кабрини, Стефано; Пероз, Кристоф (12 сентября 2014 г.). «Голографическая плоская световолновая схема для внутрикристальной спектроскопии» . Свет: наука и приложения . 3 (9): е203. дои : 10.1038/lsa.2014.84 .
- ^ Кошелев А.; Калафиоре, Г.; Пероз, К.; Дуи, С.; Кабрини, С.; Сасоров П.; Гольцов А.; Янков, В. (01.10.2014). «Комбинация спектрометра на кристалле и массива интерферометров Юнга для мониторинга лазерного спектра». Оптические письма . 39 (19): 5645–5648. дои : 10.1364/ол.39.005645 . ISSN 1539-4794 . ПМИД 25360949 .
5. Ли, З.; Цю, Ц.; Чжоу, З.; Цяо, Ю.; Ван, Л.; .; Юйсин Лей 1, Юэ Сун 1, Пэн Цзя 1, Юган Цзэн, Ли Цинь Юнцян Нин и Лицзюнь Ван. Проектирование селективного режима отражающей метаструктуры для приложений BAL 2024, 14, 787. https://doi.org. /10.3390/nano14090787